[发明专利]含天然高分子微米球/纳米球的组织工程支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种含天然高分子微米球/纳米球的组织工程支架及其制备方法。

背景技术

目前临床上应用的软骨修复技术均存在不足，组织工程技术的发展为软骨损伤的修复提供了一个新的方向，作为组织工程三要素之一的支架材料发挥重要作用。因此，制备理想的组织工程支架是当前研究热点之一。

理想软骨支架材料应具有利于细胞粘附生长、良好的生物相容性、可降解及合适的降解速率、高度多孔的三维立体结构、良好的机械性能及可塑性等方面的特性。据生物材料的差异，可将材料分为天然、人工合成高分子材料和复合材料。天然高分子材料可从生物组织中提取获得，包括胶原、纤维蛋白、明胶、琼脂等，具有良好的生物相容性、毒性小和可在体内完全降解而且易被人体吸收而不产生炎症反应等优势，但其力学强度较弱且降解速率不可控。人工合成高分子材料包括有机合成材料和无机合成材料。其中，有机合成材料包括聚乳酸(polylactic,PLA)、聚己内酯(polycarolactone,PCL)、聚羟基乙酸(polyglycolic,PGA)以及它们的共聚物等，无机合成材料包括磷酸三钙、纳米羟基磷灰石等陶瓷类材料。人工高分子材料多具有良好的力学性能及可塑性、可控的降解速率，但其亲水性差、对细胞粘附性差、具有一定的免疫原性且酸性降解产物可引起炎症反应。复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成，通过具有不同性能材料的复合，可达到“取长补短”的效果，有效的解决了支架材料的生物相容性、强度、韧性及强度等问题；仿生天然软骨组分、结构和功能的复合材料支架是软骨组织工程的发展方向。

现有众多的支架成型技术各有优缺点，作为三维打印技术之一的低温快速成型技术(LDM)，因其具有精确控制支架孔径尺寸和孔隙率的优势，适用于软骨组织工程支架的制备。LDM基于快速成型技术原理，具有个性化打印、操作简单、浪费少、污染少等优点，属于绿色制造的范畴。目前，LDM已成功的实现部分材料打印，但是仍未能实现天然高分子材料与合成材料的均一复合。由于LDM对溶解打印材料的溶剂要求较为苛刻，需要溶剂在常温下为能够溶解打印材料的溶液，而当溶液从喷嘴挤出接触到成型腔内的低温后能很快被冻结，以保证支架成型。因此，成型产品的均一性和溶解材料的溶剂成为制约LDM打印均一复合材料的难题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种含天然高分子微米球/纳米球的组织工程支架及其制备方法，以解决现有技术LDM制备组织工程支架时，成型复合材料的均一性和制备过程溶剂制约性等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种组织工程支架。所述支架包括可降解合成材料和分散在所述可降解合成材料中的天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球，所述可降解合成材料与所述天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球质量比为(1:1)-(99:1)。

本发明提供的组织工程支架，由于天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球均匀分散在合成材料中，具有显著提高组织工程支架均一性和生物相容性的技术效果。

本发明的另一方面，提供了一种上述组织工程支架的制备方法，包括如下步骤：

将所述可降解合成材料溶解于溶剂中，搅拌24-48小时，得合成材料溶液；

将所述天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球加入所述合成材料溶液中，，搅拌24-48小时，得混合均浆；

将所述混合均浆加工成型后冷冻干燥处理，得所述组织工程支架；

其中，所述可降解合成材料与所述天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球的质量比为(1:1)-(99:1)。

本发明提供的组织工程支架制备方法，因配制溶液过程中，加入为定量的天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球，能精确控制最终成型的支架内天然材料和合成材料的比例；而且天然高分子微米球和/或天然高分子纳米球易于混入合成材料溶液中，并在其中均匀分散，在成型工艺中，特别是在LDM技术中，所加工材料的范围不受溶剂限制，拓展LDM的应用领域。同时，该方法成本低，条件易于控制，最终制备的支架有很好的三维立体结构、多孔性、组分均一性和生物相容性。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的组织工程支架制备方法示意图；

图2是本发明实施例中提供的组织工程支架结构示意图：其中a为支架中的微米球或纳米球；b为支架垂直切面图；c为支架成型图。

具体实施方式