[发明专利]一种复合材料多孔支架的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料多孔支架的制备方法，涉及一种以丝素蛋白、胶原蛋白以及壳聚糖为原料，制备具有同细胞外基质结构相类似的多孔支架技术，所制备的多孔支架孔径直径在50μm~400μm之间，可应用于组织和创面的填充和修复，以及组织工程，药物释放等技术领域。

背景技术

生物医学工程中一个重要方面在于支架材料的研究。引入合适支架材料是促进细胞沿着需要的方向分化并形成组织的一个重要因素，这样利于组织的修复。三维多孔的细胞支架不但可以容纳细胞、细胞产物和细胞外基质，更是细胞附着的基本框架和代谢场所，它的形态和功能直接影响其所构成的组织形态和功能。

丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，丝素蛋白作为组织工程支架材料具有强度高、多孔、易加工处理、生物相容性多，以及促进细胞粘附、增值和分化的优点。通常制备成各种形状、如膜、海绵、无纺网而广泛应用到人工皮肤、骨等领域。通过调整丝素蛋白的晶体结构种类和含量来调整支架生物降解性。

胶原用于组织修复已有20多年的历史，胶原是用于组织修复中研究得最广泛的天然材料。胶原作为支架材料的优势在于可以被细胞相关酶类识别，通过重建和降解为新生组织提供场所和空间。胶原作为天然细胞外基质的成分，含有利于细胞粘附的基团，为细胞提供了较为接近自然状态的表面。相比于其他支架，胶原还具有适合的分子信号刺激种子细胞合成新的胶原。

壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，由于其生物相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性，这种天然高分子在生物医药行业得到了广泛的应用。

单一材料构建的组织工程支架往往无法同时满足生物相容生物活性及一定的力学性能等特性，比如丝素蛋白虽有上述优点，但是由于其亲水性较差，降解缓慢而使其应用受到了限制。再比如，胶原蛋白也有机械性能差，强度不够，降解过快的缺点使其应用受到限制。壳聚糖具有很好的止血和吸水的能力，但是同样有强度不高，降解快的缺点。

有文献表明，有人曾用胶原蛋白和丝素蛋白制备复合支架。虽然该复合支架有着优异的生物相容性和力学强度高等特点，但是在亲水性和吸水能力方面却不尽人意，并且在组织和创面修复的过程中，止血效果也不是很好。

发明内容

鉴于上述不足之处，本发明目的是提供一种复合材料多孔支架制备的方法，可以制备出一种强度高，组织相容性好，吸水性好的多孔支架。

为达到上述目的，本发明通过将不同优异性能的材料复合，形成优势互补的新型复合支架材料。基于这个原理，我们以丝素蛋白为“骨架”，再以I型胶原蛋白和壳聚糖包裹和填充丝素蛋白的复合方式的一种新型材料。既包含胶原蛋白良好的生物相容性，又有丝素蛋白优异的机械性能,并且还具有壳聚糖的止血和吸水能力，同时我们可以通过调整丝素蛋白，胶原蛋白和壳聚糖在复合材料里的比例来控制其生物学功能和降解时间。

本发明的具体技术方案为：一种复合材料多孔支架的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）取胶原蛋白溶液、丝素蛋白溶液、壳聚糖溶液混合：

将一混合容器置于0~10℃冷水浴和超声振荡环境中，然后再向混合容器中加入壳聚糖溶液，用搅拌器一边匀速搅拌一边加入胶原蛋白溶液，加入完毕后继续搅拌10~120分钟得复合溶液；最后将丝素蛋白溶液用均匀滴入复合溶液中，匀速搅拌，此滴入过程同样处于0~10℃冷水浴和超声振荡环境中，滴入完毕后继续搅拌10~120分钟得粘稠物，然后将粘稠物分装注入冻干模具后在0~10℃下保存1~6小时得初冻物备用；加入丝素蛋白溶液、胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液的质量比为1:1:1~7:7:1； 

（2）冷冻干燥

将步骤（1）所得的初冻物放入-10℃~-80℃冷冻6h，然后再放到真空冷冻干燥器中冻干48h，得海绵状支架；

（3）乙醇水溶液蒸汽熏蒸

将浓度为95%乙醇水溶液放入蒸汽发生器，将发生的乙醇水溶液蒸汽注入一个密闭容器内，再将步骤（2）得到的海绵状支架放入密闭容器里，蒸汽熏蒸1~10小时；

（4）真空干燥

将步骤（3）熏蒸后的海绵状支架放入真空干燥器中干燥24h，得到复合材料多孔支架。

所述胶原蛋白溶液由以下方法制备：