[发明专利]一种3D均匀多孔支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种生物医学材料，具体涉及一种3D均匀多孔支架材料及其制备方法。 

背景技术

再生医学和组织工程学的提出与发展，在临床上为骨缺损的修复治疗带来了新的希望。伴随着具有真正意义上的新生组织的形成，组织工程支架需在修复部位作为一种临时的支撑框架体系，能够维持细胞的粘附、迁移与分化，能够维持营养物质、水份及代谢排泄物的输入与输出，这就要求植入材料支架具有三维的相互贯通的微体系结构，同时具有合适大小的孔径。因此，细胞在材料表面及内部的粘附、增值与攀爬是植入部位新生骨修复的关键。 

研究表明，当支架结构的孔径分布在100-300μm之间时，有利于细胞向材料内部增值及促进新组织的形成。当支架材料的孔径不足100μm时，支架过于致密，孔隙率过小，小孔径就会影响细胞在材料内的迁移与增值，另外，作为体内植入物，小孔径的材料会形成缺氧区及水分和营养物质的传输受限而不利于血管化的形成；然而，当支架材料的孔径及孔隙率过大时，又会影响细胞在材料表面的粘附，影响细胞与细胞之间的交流而不利于细胞外基质的构建。因此，一个适宜的3D支架材料，需要具备合适细胞粘附、增殖及向内生长的孔径及孔隙率。 

目前已有的三维多孔材料制备方法，所制备的三维多孔材料孔隙率大多不能达到上述技术要求，孔隙率相对较小，一定程度上限制了细胞的迁移及新组织的形成；或是微孔分布不均匀，在植入前期材料与机体相互交流的过程中，不利于成骨细胞等在材料表面的分布，而最终影响新生组织的质量；或是具有相对较高的孔径，一定程度上不利于细胞在材料表面的粘附与增值而影响细胞外基质的建立。 

发明内容

本发明的目的是提供一种3D均匀多孔支架材料及其制备方法，制备出具有三维结构的、微孔孔径更均匀的、适宜细胞粘附、增值与迁移的人工骨支架材料。 

本发明所采用的技术方案是： 

一种3D均匀多孔支架材料的制备方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：于碳酸钠溶液中溶解胶原蛋白，使胶原蛋白的最终质量分数达到10-30%；

步骤二：于步骤一的混合物中添加纳米羟基磷灰石，胶原蛋白与纳米羟基磷灰石的质量比为1：（3-5），在漩涡混合仪上震荡直至混合均匀，得粘稠均匀状乳浊液；

步骤三：将步骤二得到的混合物分装于模具中；

步骤四：模具于-80℃下冷冻3-6h，再进行真空干燥48h；

步骤五：将步骤四的初次冻干品于交联剂溶液中进行交联反应，100ml交联剂溶液对应12-15g初次冻干骨支架材料，交联体系的pH为8-11，反应温度为37-50℃，反应时间为24-36h；

步骤六：将步骤五交联后的样品再于交联剂溶液中进行二次交联反应，100ml交联剂溶液对应12-15g初次冻干骨支架材料，交联体系的pH为3-6，反应温度为37-50℃，反应时间为24-36h；

步骤七：将步骤六得到的样品于乙醇溶液中洗涤12h，每一小时换一次乙醇溶液，之后于去离子水中洗涤2h；

步骤八：将步骤七得到的样品真空冷冻干燥48h后，灭菌，包装。

步骤一中，碳酸钠溶液的摩尔体积浓度为0.5-1mol/L； 

胶原蛋白为动物源性的胶原蛋白、胶原蛋白多肽或明胶，或者利用基因工程法制备得到的重组胶原蛋白或类人胶原蛋白。

步骤五中，交联剂选自1，4-丁二醇二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、碳化二亚胺、聚乙二醇二缩水甘油基醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，2，7，8- 二环氧辛烷，质量分数为5-10%； 

pH值调节剂选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液，或选自盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液，摩尔体积浓度为0.1-1mol/L。

步骤六中，交联剂选自1，4-丁二醇二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、碳化二亚胺、聚乙二醇二缩水甘油基醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，2，7，8- 二环氧辛烷、谷氨酰胺转移酶，质量分数为5-10%； 

pH值调节剂选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液，或选自盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液，摩尔体积浓度为0.1-1mol/L。

步骤七中，乙醇溶液的质量分数为20-40%。 

所述的一种3D均匀多孔支架材料的制备方法制得的3D均匀多孔支架材料。 

本发明具有以下优点：