[发明专利]一种纳微米纤维组织工程三维复合支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳微米纤维组织工程三维复合支架及其制备方法，它采用在一定条件下分别静电纺丝纳米和微米壳聚糖海藻酸钠复合纤维膜，复合纤维膜经碱洗风干后按一定配比将纳米和微米壳聚糖海藻酸钠复合纤维膜在水中高速剪切成短纤维，分样后冷冻干燥得到纳微米纤维壳聚糖海藻酸钠三维复合支架。壳聚糖和海藻酸钠复合克服两者的缺点，该制备方法工艺简单，复合支架良好的生物学性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种纳微米纤维组织工程三维复合支架及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

壳聚糖作为一种阳离子碱性多糖，结构类似于人体内的硫酸软骨素和透明质酸等多糖类物质，在体内可被降解吸收，并具有止痛、止血、抑菌、促进伤口愈合、减小疤痕等优异特性，目前在生物医用材料领域有重要的应用。Sundararajan V等人采用相分离技术首次制备了壳聚糖支架，其结构为数十到数百微米厚度的片状蜂窝结构，具有较好的生物学性能（Biomaterials,1999;20:1133-1142），但壳聚糖制成的支架易于溶胀，结构稳定性较差。海藻酸钠可从天然褐藻中提取，是一种由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸连结而成的阴离子多糖，具有良好的生物相容性。海藻酸钠具有良好的亲水性，可增强蛋白质的吸附，但过强的亲水性使其与细胞的结合力较差，且其二价盐在环境中易被一价盐离子取代而溶解。Zhang Miqin课题组利用相分离法制备了壳聚糖-海藻酸钠聚电解质三维支架，该复合支架具有良好的结构稳定性和生物学性能，可用于骨组织的修复（Kievit FM 等，Biomaterials, 2010, 31:5903）。马小军等公开了一种壳聚糖/海藻酸钠组织工程支架的制备方法，该支架具有较好的力学强度和吸水性。

近年来的研究表明纳米纤维支架有较大的比表面积，可提供细胞粘附和分化的更好条件，但单纯的纳米纤维力学强度较低，无法承受支架植入过程的力学载荷。相比而言，微米纤维支架具有较好的力学性能。因此，具有微纳米纤维的三维支架具有良好的生物相容性和力学性能。目前研究者多采用相分离的方法制备三维支架，但控制其纤维直径则比较困难，或采用静电纺丝的方法获得二维的纳米和微米纤维薄膜，但如何制备具有微纳米纤维的三维壳聚糖海藻酸钠复合支架制备方法尚未见报导。

发明内容

本发明的主要设想是采用静电纺丝的方法分别制备纳米和微米壳聚糖海藻酸钠复合纤维薄膜，按一定配比将纳米和微米复合纤维膜混合，并将复合薄膜高速剪切成短纤维，分样后，经冷冻干燥得到纳微米纤维壳聚糖海藻酸钠复合支架三维支架。

本发明中纳微米纤维壳聚糖三维支架的制备方法具体如下所述。

(1) 静电纺丝纳米壳聚糖纤维膜：配制壳聚糖5.0%的溶液，溶剂为三氟乙酸和二噁烷的混合物，体积比为70:30；配制海藻酸钠3.0%的溶液，溶剂为水。将壳聚糖和海藻酸钠溶液分别加入两个注射器中，用二合一针头将两个注射器连接，通以20～25kV的电压进行纺丝。

(2) 静电纺丝微米壳聚糖纤维膜：配制壳聚糖7.5%的溶液，溶剂为三氟乙酸和二噁烷的混合物，体积比为90:10；配制海藻酸钠6.0%的溶液，溶剂为水。将壳聚糖和海藻酸钠溶液分别加入两个注射器中，用二合一针头将两个注射器连接，通以12～15kV的电压进行纺丝。

(3) 将静电纺丝得到的纳米和微米壳聚糖海藻酸钠复合纤维膜浸泡在0.05mol/L的氢氧化钙溶液中去除未挥发的溶剂以及交联海藻酸钠，水洗风干后待用。

(4) 分别称取定量的纳米和微米壳聚糖海藻酸钠复合纤维膜，加入到定量的水中，在水中高速剪切成短纤维。

(5) 分样至称量瓶中，在-18℃下冷冻成型。冻干后可获得纳微米纤维壳聚糖海藻酸钠复合支架。