[发明专利]一种促进骨再生的纳米纤维涂层支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种促进骨再生的纳米纤维涂层支架的制备方法，属于组织工程领域。

背景技术

由外伤、炎症、骨肿瘤摘除等造成的骨缺损和骨坏死是骨科临床常见手术，目前临床上常采用不锈钢、钛合金、聚合物和陶瓷等骨修复材料用于骨缺损的修复和重建，但受其自身物理、化学和生物性能的局限，骨修复的效果仍有待改进。

镁是人体所必须的微量元素，一定浓度的镁离子可以促进软骨细胞的增殖和分化，有利于软骨形成，当镁合金植入人体内后，其表面将生成能转变成新骨组织的磷酸盐层，随着植入时间的延长，新骨就在镁合金植入体上不断生长，由于镁合金在人体内具有良好的生物相容性和可降解性，镁合金在植入后不需要额外的手术去除，被认为是目前最有吸引力的生物材料之一，是临床植入体的首选材料。但是由于镁及其合金的化学活性强，其耐腐蚀性较差，降解速率高，由此而引起的炎性反应和细胞相容性等问题限制了镁合金在组织工程领域的应用。

明胶(Gel)作为一种天然生物高分子材料，具有良好的生物降解性和生物相容性，将明胶作为保护层沉积在镁合金支架表面，可以降低镁合金支架的降解速率，如果再将抗生素如环丙沙星(Cip)等药物掺入到明胶中还可防止细菌细胞的生长和骨骼的感染。

静电纺丝是利用高压静电对溶液中高分子的吸引，形成很细的液流，当这些液流中的溶剂挥发后即形成纤维。采用静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙率，能够模拟细胞外基质的结构，若采用静电纺丝技术在镁合金支架表面制备明胶纳米纤维载药涂层，则可以大大降低镁合金支架的降解速率，提高其生物相容性和抗菌活性，促进骨组织的生长和修复。然而，目前关于采用静电纺丝技术制备Gel-Cip纳米纤维涂层支架的方法尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种促进骨再生的纳米纤维涂层支架的制备方法，以降低镁合金支架的降解速率，提高其生物相容性。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种促进骨再生的纳米纤维涂层支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Gel溶于98％的有机溶液中，然后加入Cip室温搅拌12～24h得混合纺丝溶液。

(2)将(1)制备的纺丝液转移到注射器中，注射器加上直径为1～5mm的5号不锈钢针头，采用0.5～5ml/L的推进速度，纺丝电压10～40KV，Mg-Ca合金基材放在铝箔上，设置接收距离10～30cm，收集Gel-Cip纳米纤维层。

(3)将(2)制备的带有纳米纤维层的Mg-Ca合金置于戊二醛蒸气中交联反应1～24h，即得Gel-Cip纳米纤维涂层Mg-Ca合金支架。

作为一种实施方式，所述的步骤(1)中纺丝液中Gel的质量百分浓度为10～30％，纺丝液中Cip的质量百分浓度为2～10％。

作为一种实施方式，所述的步骤(1)中的有机溶液为甲酸溶液。

作为一种实施方式，所述的步骤(1)中的明胶重均分子量为1～10万。

作为一种实施方式，所述步骤(2)中的Mg-Ca合金基材中Ca占1～10wt％。

从以上描述可以看出，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过静电纺丝在Mg-Ca合金基材表面制备Gel-Cip纳米纤维涂层，Gel-Cip纳米纤维涂层作为保护层能降低Mg-Ca合金支架的降解速率，提高Mg-Ca合金支架的耐腐蚀性；

(2)本发明选用明胶作为可纺聚合物，可使制备的纳米纤维涂层具有良好的生物相容性和可降解性；

(3)本发明以戊二醛为交联剂，采用蒸汽交联的方法对Gel-Cip纳米纤维层进行交联改性，可以提高纳米纤维涂层的机械性能和热稳定性，通过控制明胶的交联度还可以控制纳米纤维涂层的降解速率；

(4)本发明加入抗生素共混纺丝，抗生素均匀负载于纳米纤维涂层中，且随着交联明胶的溶胀缓慢释放，能有效防止细菌细胞的生长和骨骼的感染；

具体实施方式

下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但本发明不局限于实施例。

实施例1：

(1)制备尺寸为15mm(直径)×2mm(厚度)的铸态Mg-2wt％Ca试样，机械湿磨；

(2)将重均分子量为5万的Gel溶于98％的甲酸溶液中，然后加入Cip室温搅拌12h得混合纺丝液。纺丝溶液中Gel的质量百分浓度为20％，Cip的质量百分浓度为5％，室温搅拌12h得混合纺丝液。