[发明专利]原位成纤-粒子沥滤法以制备纤维构筑的多孔组织工程支架的方法

说明书

本发明涉及一种用原位成纤‑粒子沥滤法来制备组织工程支架的方法，制备过程不需溶剂，原位生成纤维，经去除基体相和致孔剂后，将得到纤维构筑的多孔组织工程支架，制备过程简单。组织工程支架内纤维的构筑形态可通过不同的加工方式来控制。纤维结构与细胞外基质的结构相似，将有利于细胞黏附生长。本发明以氯化钠为致孔剂，聚乙二醇为基体相和致孔剂，聚己内酯为成纤相，用原位成纤‑粒子沥滤法制备了一系列不同纤维构筑形态和不同孔隙率的聚己内酯多孔组织工程支架，结果表明，制备的多孔支架的孔隙率最高可达68.32%，强度测试结果表明支架拉伸强度最高可达1.74MPa。

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，具体涉及一种原位成纤-粒子沥滤法以制备纤维构筑的多孔组织工程支架的方法，制备过程简单，原位生成纤维，不需有机溶剂。组织工程支架由纤维构筑而成，与细胞外基质的结构相似，有利于细胞黏附生长。

背景技术

伴随医学科学的发展, 器官移植技术已应用于临床, 但存在的主要问题是供体不足。组织工程的诞生与发展为人类再造各种人体组织和器官、解决棘手的器官移植供体短缺问题带来了希望。

组织工程支架是细胞外基质的替代物，诱导细胞的增殖、分化以及新组织的生长，是组织工程的重要组成部分。理想的组织工程支架需要满足以下要求：1. 具有良好的生物相容性；2. 适当的生物降解性；3. 具有三维立体多孔结构和高的孔隙率，孔间贯通性良好；4. 具有可塑性和较好的机械强度；5. 材料表面微环境利于细胞黏附、增殖，能激活细胞特异基因表达。此外，孔隙的状态（包括尺寸、形状和表面性质）在细胞种植、吸附、生长和新组织的形成方面起着重要的作用。

目前，在组织工程研究中应用的生物材料主要是天然高分子材料和人工合成可降解高分子材料。其中人工合成可降解高分子的分子量、降解速率和其它性能可以精确控制，易于构建特定的微观结构，是目前组织工程研究中应用最多的生物材料。这类材料主要有聚乳酸、聚乙交酯、聚乙二醇、聚己内酯以及它们的共聚物等。

聚己内酯是一种经过美国食品和药品管理局批准可用于人体的生物可降解聚酯。结晶性好，降解速率较慢，降解后的最终产物为二氧化碳和水，对人体无毒，可以解决支架长期植入的问题。分子链柔顺性好，在室温下是橡胶态。具有优良的组织相容性、药物通过性、生物相容性和力学性能，在生物医学领域应用广泛。聚己内酯的熔点较低，容易进行机械加工。

聚乙二醇为人工合成的聚合物，具有很好的亲水性、溶解性，无毒、无免疫原性、无排异反应性，生物相容性和抗血拴形成的能力较好，己经得到美国食品和药物管理局批准用于人体。

目前，已有许多方法可以制备多孔组织工程支架，如快速成型法、静电纺丝法、溶剂挥发法、溶液浇铸/粒子沥滤法、冷冻干燥法、相分离法、气体发泡法等。每一种制备方法都有自己的优缺点，如冷冻干燥法制得的支架孔径较小；粒子沥滤法制得的支架的厚度较小，且支架表面较致密；气体发泡法制得的支架的贯通性较差；静电纺丝法、溶剂挥发法、溶液浇铸/粒子沥滤法均要使用大量有机溶剂来溶解聚合物，后处理过程繁杂，且残存的有机溶剂对细胞生长不利。因而，需要一种新的制备方法或将上述方法结合使用，以制备出综合性能更好的组织工程支架。

纤维在组织工程支架领域中有重要的地位。从仿生学角度看，人的组织和器官是以纳米纤维的形式和结构堆积的。因而，如果能制备一种以纤维为基本单元的组织工程支架，就可以模拟细胞外基质的结构和生物功能，从而为细胞提供一个种植、繁殖、生长的理想模板。另一方面，纤维的高比表面积有利于细胞黏附、增殖和分化，以及负载生长因子等。

目前，以纤维为基本单元的组织工程支架的制备方法有静电纺丝法和纤维编织法。

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在高压静电场的作用下形成纤维。静电纺丝得到的纳米纤维尺寸小于细胞，在结构和功能上与细胞外基质相似，加工过程简单。但是静电纺丝法多用于制备二维的膜状组织工程支架，强度较低，如用其制备三维块状支架，则需要很长的时间。