[发明专利]静电纺丝纤维支架材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种静电纺丝纤维支架材料的制备方法，采用可降解高分子材料电纺膜为基底材料，通过高速分散器将制备的电纺纤维打碎，然后通过生物交联剂交联、冻干，制备具有合适孔隙率的体内支架材料。本发明提供了一种扩展电纺纳米纤维材料应用的方法，实现三维孔径增大，可调节细胞粘附和促进表达的作用。

技术领域

本发明涉及医疗材料技术领域，主要涉及静电纺丝纤维支架材料的制备方法。

背景技术

理想的骨组织工程支架材料能够具有良好的生物相容性，能够促进组织再生，为细胞的生存提供足够的三维空间，能够有效传递营养物质；可降解，能够有效被人体吸收并不会产生炎症反应。此外，还应该能够利于细胞的贴附和增值，诱导骨再生。常用的支架材料为高分材料，分为天然类和合成类。天然类为能够在自然界中找到的天然生物质料，如胶原蛋白。胶原蛋白因为其具良好的生物相容性现已被广泛应用为支架材料和药物运送载体。但是天然高分子材料在生物相容性及可降解性良好的同时，也存在机械性能较差，以及生物体免疫排异反应等问题。而且来源较少，使用成本较高。与其相反，人工合成的高分子材料能够弥补天然高分子的弱点，但是则在生物相容性等方面差于天然高分子材料。

适宜的三维成骨孔隙率也是促进成骨再生细胞再生繁殖，更加有效地发挥成骨材料在促进骨生长方面的必要条件之一。三维多孔结构在骨支架材料得以应用，源于骨组织的原始结构。材料力学上的孔隙率是指材料体积中孔隙体积所占的比例。有关研究表明骨支架的三维多孔结构与成骨材料的力学性能和生物可降解性具有密不可分的联系。成骨材料的三维孔径大小、孔隙率关系到再生细胞的生长空间、细胞间营养物质的有效传递和连通。其不仅涉及到其力学及生物学性能，关系到后期再生细胞的增殖、粘附，从而促成骨组织的形成有着重要作用。该三维多孔结构能够影响成骨生长因子效能的发挥。在孔径大小和材料空隙率方面，对于成骨修复的作用，两者呈比例变化。相关实验表明，在可降解性能方面，小孔径表现出更为明显的可降解性，而与之相反大孔径的成骨材料所生的新生骨组织则更多。鉴于此，有必要通过一系列重组交联的方法重组改性传统纳米基底仿生膜，制备具有合适孔隙的生物支架材料。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种静电纺丝纤维支架材料及其制备方法，该材料解决了现有的材料孔径小、降解性能差的问题。

技术方案：聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚己内酯(PCL)具有良好的支架性能和生物活性，以及可降解性。PLGA降解后产酸，体内降解速度较快，而PCL降解速度较慢；将此两种材料混纺，通过一系列改性，不仅能够增大三维孔径，增强骨支架的力学性能，而且能够促进材料植入后的降解速度。

将PLGA、PCL复合起来，在性能上形成各自的优势互补。在复合的过程中也能够在其中添加生物生长因子，包载抗菌药物，以增强改生物膜材料的促骨组织再生能力以及抗菌抗感染能力。通过仿生天然细胞外基质或者改性修饰，不断调整薄膜的孔隙大小，增强薄膜与细胞的亲和交互力。这些都有利于骨再生区域的骨细胞的再黏附、再分化和细胞增殖以及受损部位的再恢复。

但是，PLGA/PCL复合电纺膜在组织修复应用中同时存在着较弱的骨引导性能和较低的细胞响应等缺陷，使得电纺膜的应用受到了一部分的限制。除了PLGA和PCL以外，生物相容性较好聚合物还有壳聚糖、明胶等。

明胶是从动物的副产物如骨、皮肤和结缔组织中提取出来的一类蛋白质，具有优异的生物降解性、细胞相容性、无免疫原性。在本发明的交联重组的过程中使用此两种交联剂作为辅助交联剂。一方面能够起到辅助交联的作用，另一方面在于能够降低交联剂PEI的化学毒性。

鉴于以上前提，本发明是通过使用聚乙烯亚胺(PEI)作为交联剂，明胶和多巴胺作为辅助交联剂，重组传统电纺膜基底PLGA-PCL膜制备较大孔径成骨仿生膜的制备方法。

本发明的静电纺丝纤维支架材料的制备方法，包括以下步骤：