[发明专利]一种用于组织工程的三维复合多孔支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于组织工程的技术领域，涉及一种用于组织工程的三维复合支架及其制备方法，尤其涉及力学框架复合天然高分子及其衍生物复合支架的制备方法。

背景技术

组织工程三大要素之一支架材料起到细胞外基质作用。支架必须满足良好的生物相容性、一定的孔隙率和良好的力学支撑。

支架的制备方法有相分离法、气体发泡法、粒子沥滤法等传统方法和快速成型技术。相分离法是在一个多组分均相系统里，通过分离以聚合物为连续相和以溶剂为分散相。经过冷冻干燥得到多孔支架。相分离的工艺较为复杂，不能得到孔径精确控制支架。气体发泡发是浸泡在高压二氧化碳的片状聚合物降压到常态，使得气泡增大成核，在聚合物内部形成多孔结构。虽然二氧化碳气体发泡法避免了使用有机溶剂，但也难以精确控制支架的形状和空隙，孔尺寸。颗粒沥滤法是聚合物溶解后加入糖、氯化钠等造孔剂搅拌均匀，然后放入模具成型至溶剂挥发，用去离子水除去造孔剂烘干形成多孔支架。这种方法除有溶剂残留和无法精确控制空隙率外，还有可能导致闭孔、连通性差等问题。3D打印方法可以克服传统支架制备方法的不足，如孔连通性不好、孔隙率无法控制、孔尺寸大小等问题。

支架材料可以为合成材料也可以为天然材料。但是合成材料由于缺乏能够与细胞相互作用的识别位点，其生物活性也有待进一步提高。天然材料具有良好的生物相容性和可降解性，天然材料成分接近细胞外基质成分，为细胞的粘附和增殖提供了更加理想的材料环境，且材料降解之后有可能为细胞提供合成蛋白的营养成分，如胶原和纤维蛋白等，或提供碳水化合物等成分，如海藻酸盐、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等。天然生物材料虽具有良好的生物相容性，但其机械强度差和降解速率不可控，在实际应用中受到一定程度的局限。

将天然材料的生物活性与可降解合成材料良好的力学特性结合起来，充分利用两者的优势，制备出复合支架能够为未来应用提供性能更加优良的材料支架。由于合成可降解材料与天然材料相互之间的不相容性，以及天然材料的温度敏感特性，很难用传统的材料成型加工工艺将二者进行复合。而采用表面改性的方法，可以将天然生物材料在合成材料表面进行接枝修饰，但采用表面修饰的方法，天然材料的复合量较少，降解后期生物活性将受到一定程度的影响。

采用本发明的复合方法，分别利用天然材料以及合成材料的传统成型方法，进行同一复合支架的制备，使得复合支架既具有合成材料力学性能突出的优势，又具有天然材料生物活性优良的特点，其相应的孔径孔隙率可以分别对成型方法工艺的调控进行综合控制，从而使得复合支架具有良好的力学性能及生物学性能，以及适于组织再生的孔径与孔隙率。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供了一种用于组织工程的三维复合多孔支架的制备方法。本发明能够将力学性能优异的材料和良好生物活性的材料进行复合，使得复合后的材料具有良好的力学性能及生物活性，可用于组织工程研究。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的用于组织工程的三维复合多孔支架。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于组织工程的三维复合多孔支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高分子材料或高分子材料与无机粉体的混合物按照所需的结构进行三维打印，得到具有孔隙的框架即支架；所述高分子材料为聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯或聚氨酯中的一种以上；

(2)将天然材料溶液或天然材料与无机粉体的混合溶液进行抽真空处理，然后灌注入步骤(1)的支架的孔隙中，得到支架与混合溶液的混合物；所述天然材料为天然高分子和/或天然高分子衍生物；

(3)将步骤(2)的混合物进行冷冻干燥，得到三维复合多孔支架；

(4)或者将步骤(2)的混合物进行冷冻干燥和交联处理，得到三维复合多孔支架；所述交联处理是指在冷冻干燥前或冷冻干燥后将混合物进行交联处理，交联处理的方式为采用交联剂进行交联或真空热交联；当采用交联剂进行交联时，交联后需除杂，冷冻干燥。

步骤(1)中所述高分子材料的数均分子量为30000～100000。

步骤(1)中所述无机粉体为羟基磷灰石或磷酸三钙中一种以上。

步骤(1)中所述无机粉体的粒径为20～100nm。

步骤(1)中所述高分子材料与无机粉体的重量比为(3～9):1。

步骤(2)中所述天然高分子为胶原、透明质酸、壳聚糖或海藻酸钠中一种以上；所述天然高分子衍生物是指上述所述天然高分的衍生物，如：接枝多肽的胶原。

步骤(2)中所述无机粉体为羟基磷灰石或磷酸三钙中一种以上。