[发明专利]聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维支架及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料及组织工程技术，具体涉及一种聚乳酸/壳聚糖 复合纳米纤维支架及其制备方法与应用。

背景技术

骨组织损伤已成为世界性多发病和常见病，虽然自体骨移植是治疗骨缺损 的最佳方法，但其来源极其有限，远不能满足实际需求，骨组织工程为骨缺损 的修复或重建提供了有效的途径。其中，细胞外基质的结构与功能对细胞生长 与组织形成起关键调控作用。天然细胞外基质主要由蛋白多糖和胶原纤维组 成，直径为50-500nm的胶原纤维构成纳米纤维网络，细胞正是通过这种纳米 结构的外基质与周围环境发生作用。因此构建具有类细胞外基质结构和功能的 纳米纤维支架，为细胞的生长、增殖和分化提供仿生的微环境，将有利于新组 织的形成。

组织工程纳米纤维支架的构建方法主要有三种：自组装、电纺丝与相分离。 自组装技术构建的支架力学强度较低，不能满足骨组织工程的强度要求。电纺 丝技术可以控制纳米纤维的尺寸，并且制得的支架强度也较高，但是支架的孔 结构不能控制，得不到有利于细胞生长以及输送营养物质和细胞代谢产物的大 孔结构。相比之下，相分离技术既能获得较高的支架强度，又能利用致孔剂对 孔结构进行控制，通过控制相分离的条件还可以对纳米纤维的尺寸进行调控， 是制备骨组织工程纳米纤维支架的有效方法。目前，常用单一材料的相分离来 制备纳米纤维支架，如聚乳酸、聚ε-己内酯纳米纤维支架等。但单一材料往往 很难同时满足各方面的性能要求，例如聚乳酸虽然具有良好的力学性能、易于 成型加工、可生物降解等优点，但存在亲水性差、细胞亲和力弱、降解产物偏 酸性等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟细胞外基质的结构，为骨细胞提供良好的微 环境，能够有效促进细胞迁移、生长、分化的一种仿生聚乳酸/壳聚糖复合纳 米纤维支架及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维支架，该支架的基体是聚乳酸纳米纤维 支架，在聚乳酸纳米纤维支架的外壁与内孔均匀分布有壳聚糖纳米纤维。

作为优选，所述聚乳酸纳米纤维支架的孔径大小为100～900μm，聚乳酸 纳米纤维的直径大小为50～500nm。

作为优选，所述壳聚糖纳米纤维的直径大小为50～500nm。

一种聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维支架的制备方法，包括如下步骤：

a)制备质量浓度为0.01-0.08g/ml的聚乳酸溶液；

b)将步骤a)中得到的聚乳酸溶液滴加到装有明胶微球致孔剂的模具中， 在-18℃～10℃下进行第一次相分离，该温度下保持1～24小时后移至-70℃下 保存1～24小时，然后冷冻干燥得到聚乳酸/致孔剂复合物；

c)将步骤b)中得到的聚乳酸/致孔剂复合物置于萃取溶剂中，萃取致孔 剂2～4天，得到内孔连通的聚乳酸纳米纤维支架；

d)将步骤c)中得到的聚乳酸纳米纤维支架先浸泡于壳聚糖醋酸溶液， 所述壳聚糖醋酸溶液中壳聚糖浓度为1×10^-4～1×10^-2g/ml，醋酸浓度为5×10^-5～ 1×10^-2g/ml；使壳聚糖溶液完全充满聚乳酸纳米纤维支架的内孔，取出支架置 于-20℃～-196℃下进行第二次相分离10分钟～24小时，然后冷冻干燥得到聚 乳酸/壳聚糖复合纳米纤维支架。

作为优选，步骤a)中，所述聚乳酸溶液的溶剂为良溶剂与非溶剂的混合 溶剂，良溶剂与非溶剂的体积比为80∶20～95∶5。所述的良溶剂是常温下对 聚乳酸的溶解度较大的溶剂，例如可以是三氯甲烷、二氯乙烷、1.4-二氧六环 或四氢呋喃；而非溶剂是在常温下对聚乳酸的溶解度很小甚至完全不溶解的溶 剂，非溶剂更优选为吡啶、水、甲醇或乙醇。

作为优选，步骤b)中，所述的致孔剂是可以在聚乳酸支架内部形成孔形 貌与孔径大小分布均匀且相互连通的孔结构的物质，例如可以是石蜡、明胶或 氯化钠。

作为优选，步骤b)中，所述致孔剂的粒径范围为100～900μm。

作为优选，步骤c)中，所述的萃取溶剂对致孔剂具有良好的溶解性，但 不能使聚乳酸支架发生溶解，例如可以是正己烷、环己烷或蒸馏水。

本发明制备的仿生聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维支架主要应用于制备用于 修复受损骨组织的骨替代材料。