[发明专利]一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法与应用。属于骨科植入材料领域，包括静电纺丝溶液的制备和骨膜材料的制备。本发明所有采用原料均是已批准在用的医用植入性材料，通过静电纺丝的方法制备了PCL、Col和MC成分逐层梯度变化的三层复合纤维膜，分别使用PCL、PCL/Col、PCL/Col/MC溶液进行3层连续纺丝，且两种溶液交替时同时纺丝二者10％的溶液量。具有与天然骨膜相似的拉伸强度，各层具有各自功能，所制备人工骨膜的外层成分为纯PCL纤维层，具有良好的软组织屏蔽功能，中间层为PCL/胶原纤维，为人工骨膜整体提供力学支持，内层为PCL/Col/MC复合纤维，具有良好的骨诱导活性和骨引导能力。

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法，采用静电纺丝法制备的骨膜材料。本方法属于生物医药材料领域，所制备的材料可广泛应用于骨膜和骨组织的修复。

背景技术

骨缺损是骨科临床的常见疾病，可由创伤、感染及肿瘤等多种因素引起，大段骨缺损是骨科治疗临床中的挑战之一。当前，骨移植是临床最常使用的治疗方法，即通过植入支架填充骨缺损，来诱导骨再生。然而，这些方法在没有骨膜帮助的情况下有一定的局限性，骨膜在自体移植物植入的初始愈合过程中对骨形成贡献了约70％[2-4]。骨膜的再生能力已被用于治愈临界尺寸的骨骼[6-8]。因此，保留骨膜或植入人工骨膜可以改善成骨和骨传导性[7]。

目前，还没有成熟的“人工骨膜”产品在临床中应用，现有研究中的人工骨膜有：①经电喷技术制备的负载BMP、VEGF等生物活性因子的可降解高分子多孔膜(王身国，王宏鹤，刘浩，任红文.生物可吸收人工骨膜及其制备方法.2008-02-27.)；②使用纳米钙磷盐与胶原纤维经压制、冷冻干燥等过程制备的矿化胶原人工骨膜(陶春生，仇志烨，宋天喜，张自强，崔福斋.一种矿化胶原人工骨膜及其制备方法.2014-10-15.)等，尚未见具有缓释SDF-1α和CGRP功能的人工骨膜的研究及相关产品。因此，有必要开发一种能够缓释SDF-1α和CGRP因子的人工骨膜，以改善大段骨缺损修复临床治疗的难题。

静电纺丝技术可以生产出直径为纳米级聚合物纤维，所制备纤维形貌可控、柔性好，具有高比表面积和孔隙率，且纤维形貌类似细胞外基质，因此在生物医学工程领域得到广泛的关注J.Xue,J.Xie,W.Liu,Y.Xia,ElectrospunNanofibers:NewConcepts,Materials,andApplications,AccChem Res,50(2017)1976-1987。

通过仿生矿化过程制备的矿化胶原(mineralized collagen,MC)，模拟了天然骨组织的组成和分级自组装结构，众多研究显示MC在刺激干细胞的成骨分化、骨重建和脊柱融合方面有良好的效果[22-25]。一型胶原是骨基质中的主要有机成分，在骨形成和重塑过程中起着重要作用。骨膜主要由胶原纤维组成，它赋予骨膜韧性和内部细胞有利的微环境[26]。因此，在骨膜中整合入MC和Col将提高PCL纤维膜的生物相容性和骨整合能力。

除了生物材料的选择，结构设计对于理想的人造骨膜也至关重要。本专利受骨膜层状结构和每层具有特定功能的启发[28]，通过静电纺丝构建了PCL、Col和MC在各层呈现梯度变化的膜。由于成纤维细胞或上皮细胞具有更快的增殖速度，将致密且疏水的PCL层作为外层，以阻止周围结缔组织长入缺损区域，PCL/Col作为中间层，为人工骨膜整体提供力学支持，PCL/Col/MC作为内层，具有良好的骨诱导活性和生物相容性，可以为所募集细胞提供有利的微环境。

发明内容

本发明目的在于针对现有人工骨膜的不足，发明一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法，以改善大段骨缺损修复的临床治疗。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜的制备方法，包括如下方法：