[发明专利]一种网眼状仿生骨多孔支架材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料及组织工程再生医学技术领域，涉及一种骨组织工程仿生多孔支架材料的制备方法，具体涉及一种网眼状仿生骨多孔支架材料的制备方法。

背景技术

组织工程是近些年发展起来的一种以修复、维护、促进缺损组织或器官形态、结构和功能为目的新型再生医学技术。该技术是通过将种子细胞种植于三维多孔支架材料中，经体外或体内培养增殖和分化，实现组织或器官再生修复的，有望取代目前临床上普遍应用的自体组织移植、异体/异种组织移植和种植体等修复方法。在组织工程技术中，三维多孔支架材料是核心要素之一，不仅决定着再生组织的外部形貌和内部结构，而且决定着种子细胞在培养增殖和分化过程中所需营养成分和氧气以及代谢产物的物质交换速度，是决定组织再生成功与否的关键因素之一。多孔支架材料包含两层含义，一是为种子细胞分化和增殖提供生存空间的孔结构；二是具有生物相容性好、可生物降解和吸收，甚至具有生物活性和理化指导因子的生物材料。

由创伤、肿瘤、感染等原因造成的骨缺损和骨不愈合是临床上最常见的骨科疾病之一，使得骨、软骨和牙等硬组织工程成为目前各国学者研究最为广泛、最为深入的一种组织工程技术，虽然取得了可喜的巨大进步，然而距临床实际应用仍有很大差距。其中，亟待解决的关键问题有多孔支架材料孔结构控制、血管化、支架内外物质交换、生物力学和干细胞分化机制等，而多孔支架材料又是其核心，是其他功能的承担者和体现者。目前，多孔支架材料研究的中心任务是模拟自然骨的化学组成、结构和功能，以更好地调控种子细胞粘附、生长、增殖和分化。自然骨的松质骨部分具有网眼状多孔结构。目前，普遍被接受的多孔支架理想的孔径范围为100～400μm[Chang BS，Lee CK，Hong KS，et al.Osteoconduction at porous hydroxyapatite withvarious pore configurations.Biomaterials，2000，21：1291-1298]。

硬组织工程支架材料中占主导地位的是具有生物活性甚至诱导性的生物陶瓷和生物玻璃，如羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃、硅酸钙及其复合材料，以及它们与生物高分子复合形成的有机/无机复合材料。多孔支架材料按孔结构形式不同可分为蜂窝状、泡沫状和网眼状三类。其中，具有蜂窝状孔结构的多孔支架材料主要应用于具有特殊取向结构缺损组织的再生修复，如肌腱组织、韧带组织、周围神经组织等，它们在利用组织工程技术修复时，需要细胞定向生长和排布。而在对孔取向程度没有特殊要求的大多数组织的组织工程修复技术中采用泡沫状或网眼状孔结构的多孔支架材料。多孔支架孔结构特性主要是由致孔方法决定的。目前，制备泡沫状和网眼状孔结构多孔支架材料的方法主要有致孔剂法、聚氨酯泡沫浸渍法、热致相分离法、静电纺丝法、沥滤法、冷冻-干燥法和超临界气体发泡法等，这些技术均可有效控制多孔支架孔隙率，在组织工程支架制备方面发挥着重要作用，然而他们在控制支架孔形貌、孔径分布或孔连通性等方面不够完善，尤其是在孔结构仿生构建方面不理想。

近年来，利用仿生技术构建骨组织工程支架受到越来越多的关注。作为一类新的骨组织工程多孔支架制备技术，仿生制备技术的主要优势体现在以下几方面：(1)具有天然的多级多孔结构，其孔结构是再生组织真结构或高度仿生，连通性好，有利于支架内外的物质交换，这种孔结构往往是现有工程技术无法制备出来的；(2)支架材料为天然细胞外基质成分之一或经过巧妙工艺转化成的人工合成生物材料，生物相容性好，甚至具有生物活性和生物诱导性等，有利于血管化和干细胞分化等；(3)力学强度好，仿生技术制备出的支架材料可以保留天然模板的多级孔结构和材料成分，而这些孔结构和材料是用作模板的生物经过成千上万年进化而来的，具有最优的力学性质；(4)材料降解速度合适或可控，通过生物模板转化工艺条件控制和目标材料成分设计，容易实现支架材料降解速度的调控，使之与再生组织生长速度和周围微环境协调；(5)原料来源广泛，成本较低，制备工艺简单等。