[发明专利]一种3D打印人工生物可降解硬脑膜及其制备方法

说明书

本发明属于生物基材料技术领域，尤其涉及一种3D打印人工生物可降解硬脑膜及其制备方法。本发明提出一种三层复合结构硬脑膜修复材料，以人工合成降解材料作为基材，细菌纤维素/.聚乳酸复合膜作为增强层，胶原蛋白海绵膜层作为生物膜，利用3D打印技术制备的人工硬脑膜内部结构和人体脑膜高度相似，可直接贴合在患者的脑膜破损处，实现伤口缝合的效果。与传统方法相比，更利于硬脑膜细胞的生长，降低了与颅盖骨的粘连概率，为硬脑膜修复，防止癫痫的发生提供了有力保障。

技术领域

本发明属于生物基材料技术领域，尤其涉及一种3D打印人工生物可降解硬脑膜及其制备方法。

背景技术

硬脑膜是介于颅骨和脑组织之间的一种厚而坚韧的双层膜性组织，它在保护脑组织、防止脑脊液漏、颅内感染、脑膨出、癫痫等并发症具有重要的作用，是保护脑组织的一道重要屏障。硬脑膜在外伤、肿瘤侵蚀或是颅内手术的过程中都极有可能受到损伤，这时就需要应用硬脑膜缺损的修复材料来进行修补，以确保硬脑膜解剖结构的完整性。据研究资料表明10%～30%的脑部手术需要行硬膜修补术处理。

胶原是动物结缔组织和细胞间质的纤维蛋白成分。它利用牛跟腱I型胶原纤维进行特殊理化生物改性制备而成。它组织结构稳定、相容性好，可被机体完全降解，免疫反应轻微，无毒性反应，能有效预防术后组织粘连、感染及脑脊液漏。细菌纤维素（BC）膜由葡萄糖分子以β-l，4糖苷键聚合而成的，具有多孔性结构及相当纳米级孔径分布的天然纤维网状高分子材料。纤维素膜内表面形成了只有1～2层成纤维细胞的被膜，外表面也被结缔组织膜包裹，但比内层厚。这样形成的内膜不易与脑组织黏连，局部也没有炎症细胞浸润，不存在排斥反应。

3D打印技术应用于骨组织支架可以个性打印形状，精准吻合缺损；可以通过特定的程序设定打印出有利于细胞增值的孔隙，增强支架的骨诱导性、骨传导性、骨再生。美国维克森林大学成功打印出了人体肾脏、耳、鼻等器官。并且应用3D打印技术制备的个性化纯钛根性和根形带螺纹种植体应力分布更为均匀，对初期稳定性更为有利。然而目前3D打印在人工硬脑膜方面的应用还比较空白。

因此，本发明提出一种三层复合结构硬脑膜修复材料，以人工合成降解材料作为基材，细菌纤维素/.聚乳酸复合膜作为增强层，胶原蛋白海绵膜层作为生物膜，利用3D打印技术制备的人工硬脑膜内部结构和人体脑膜高度相似，可直接贴合在患者的脑膜破损处，实现伤口缝合的效果。与传统方法相比，更利于硬脑膜细胞的生长，降低了与颅盖骨的粘连概率，为硬脑膜修复，防止癫痫的发生提供了有力保障。

发明内容

本发明针对现有硬脑膜修复材料存在的问题和不足提供一种三层复合结构硬脑膜修复材料的制备方法，该方法制备的复合型硬脑膜具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性，膜内部结构和人体脑膜高度相似，能够承受较高的颅内高压而防止脑脊液渗漏，降低了与颅盖骨的粘连概率，为硬脑膜修复，防止癫痫的发生提供了有力保障。

本发明专利的技术方案是：以人工合成降解材料作为基材，BC/PLA复合膜作为增强层，胶原蛋白海绵膜层作为生物膜，再利用3D打印技术打印出适合患者的人工硬脑膜基体，最后将BC/PLA复合膜和胶原蛋白海绵膜层依次覆盖到基体表面，具体方法如下：

（1）基材的制备：称取人工合成降解材料、过氧化二苯甲酰、丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40~60℃，压力0.4~0.6Mpa，反应2.5~3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到基材共聚物。根据患者的CT数据打印出硬脑膜基体。

其中人工合成降解材料为TecoflexEG-85树酯、聚己内酯纳米纤维、壳聚糖、聚乳酸、聚丁二酸乙二醇酯、聚羟基丁酸酯的一种或几种。

（2）细菌纤维素/.聚乳酸复合膜制备：

a）将聚乳酸（PLA）溶解于复合溶剂中，得到质量分数为5~15%的PLA溶液。利用静电纺丝仪在20kV，45℃下纺膜，PLA溶液用量5.0mL，纺膜速率0.15~0.3mm/s，制得直径为0.5~1mm的PLA膜。