[发明专利]一种三维非支撑骨修复补片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用材料及其制备领域，特别涉及一种三维非支撑骨修复补片及其制备方法。

背景技术

聚乙醇酸(PGA)和聚己内酯(PCL)为代表，具有良好的加工性和可塑性，材料的降解性能和机械性能可在很广的范围内进行调整，目前已成功应用于骨再生的支架材料，心脏，血管和神经[等组织工程支架用于支持很多再生组织。由PGA编织的组织工程支架已经将软骨细胞和干细胞放在材料上生成一种修复心脏的修补材料，目前已经在体内和体外都进行了测试。但是由于PGA的快速降解，难以维持力学稳定性，使其应用收到限制。为了提高其力学性能以及避免过快的降解速度，选择和力学性能好、降解速度慢的物质共混改性。例如用PGA/PCL复合材料通过组织工程技术成功地制备了心脏修复材料(Barralet JE，Wallace LL，Strain AJ.Tissue Engineering.2003，9(5))。但是纳米级的PGA/PCL复合材料制备骨修复补片还未见报道。

目前，由静电纺丝制备的纳米组织工程修复材料由于具有极大的比表面积、高的空隙率与高的表面能等特点，能够从纳米尺度上模仿天然胞外基质，可作为细胞生长的多孔支架，促进细胞的迁移和增殖，已广泛应用于制备组织工程修复材料、创伤敷料、药物缓释载体的研究。

理想的骨修复材料，不仅需要较强的力学性能，而且在结构上要具有高的孔隙率，而且需要大的孔径，这样才能输送营养和氧气以利细胞的增殖和分化。孔隙率和平均孔径是细胞增殖以及形成三维组织的重要参数。早期，细胞可以容易地迁移到深度约为100μm的电纺纤维修复材料区域，但是后期对于更深的区域，细胞难以种植与渗透。这就需要较大的孔径和空隙率为细胞提供营养物质以及代作为谢产物和气体交换通道。本发明制备的三维非支撑骨修复补片克服了现有技术的缺陷，在早期细胞生长时期由于电纺纤维直径较小，比表面积较大，吸附能力较强，易于细胞的吸附、分化与增殖。后期随着PGA的快速降解，留出了更大的孔径与空隙率，保证了营养物质的输送，以及代谢产物的排出，使细胞能够迁移到更深的地方迁移与渗透。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维非支撑骨修复补片及其制备方法，该补片可根据需要任意调节孔径以及空隙率；也可用作神经导管以及骨、血管、心脏、神经等组织工程细胞支架，适合多种细胞的生长；制备方法工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。

本发明的一种三维非支撑骨修复补片，所述补片由具有细胞外基质的纳米纤维构成；其中，所述纳米纤维由重量比为1∶9～9∶1的聚己内酯和聚乙醇酸共混构成。

所述聚己内酯和聚乙醇酸的重均分子量均为3万～150万。

所述补片长度为1mm～10m，宽度为1mm～10cm，厚度为0.01mm～5cm。

所述纳米纤维的平均直径为100nm～1μm，空隙率为50％～98％。

本发明的一种三维非支撑骨修复补片的制备方法，包括：

(1)将聚己内酯与聚乙醇酸按重量比1∶9～9∶1溶解于有机溶剂中，配成溶液，搅拌制得透明均匀的纺丝溶液；

(2)利用静电纺丝工艺对上述纺丝溶液进行纺丝，用平板或卷绕接收装置进行接收获得纤维支架；

(3)将上述纤维支架浸泡、干燥、裁制、消毒、利用骨髓问充质干细胞进行培养，制得三维非支撑骨修复补片。

所述步骤(1)中的有机溶剂为六氟异丙醇、三氟乙醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、三氟乙酸中的一种或几种。

所述步骤(1)中的溶液中聚己内酯与聚乙醇酸的总质量占溶液质量的2％～20％。

所述步骤(2)中的静电纺丝工艺具体工艺参数为：推动泵的推动速度为1μl/h～10ml/h，环境温度为0～100℃，电压为5kv～30kv，注射器的针头喷口孔径为1μm～5mm。

所述步骤(3)中的补片形状为三角形、四边形或筒形。

本发明静电纺结束后，从接收装置上取下纤维支架，干燥。将三维形状的补片，剪成三维或平面形状，用75％乙醇浸泡1h和PBS水洗三次，然后放在LG-DMEM液中浸泡过夜。取出样品干燥30min后用紫外灯消毒。待骨髓问充质干细胞消化成5×10⁷cells/ml时取1ml的细胞悬浮在预先铺有三维补片的培养板中。每隔2天更换一次培养基，以保持细胞的营养供应。经过7到21天后制备成具有组织工程功能的三维非支撑骨修复补片。