[发明专利]一种定向导电纤维的三维多孔复合支架及其制备方法

说明书

本发明公开一种定向导电纤维的三维多孔复合支架及其制备方法，包括以下步骤：1）制备再生丝素蛋白水溶液；2）配制聚合物溶液/导电纳米粒子混合溶液；3）利用湿法纺丝，再生丝素蛋白溶液为“核”，以聚合物/导电纳米粒子混合溶液为“壳”进行湿法纺丝；4）采用乙醇水溶液对复合纤维后处理；5）将复合纤维切割成短纤维，加入壳聚糖/明胶的溶液，混合均匀后，放置在一定强度的电场下一段时间后停止；6）立刻将得到溶液进行冷冻干燥，得到定向导电纤维多孔复合支架。本发明所制备的三维多孔复合支架，与其他各向同性的复合支架相比，本发明的定向导电纤维的三维多孔复合支架具有诱导细胞沿纤维方向生长、迁移和调节细胞生理活动的优点。

技术领域

本发明属于组织工程支架技术领域，具体涉及一种定向导电纤维的三维多孔复合支架及其制备方法。

背景技术

全世界每年有数百万患者遭受严重的皮肤损失，而由外伤、烧伤或慢性疾病造成的全层皮肤创伤会导致许多生理问题。因此，一旦皮肤受损，迅速和有效的伤口处理是非常有必要的。在体内，细胞外基质（ECM）具有促进细胞粘附、增殖、分化和基因表达的功能，并为细胞生长提供了机械支持。近年来，具有仿生纳米结构及ECM的生化和机械特性的敷料表现出了更好的生物相容性，并可以实现血管化和增强成纤维细胞渗透，从而促进皮肤的愈合。研究表明对于神经和平滑肌血管内皮细胞等在组织的生长上都具有方向性，而具有定向纤维排列的敷料显示了增强细胞排列的能力，并且微纤维之间的间隙可以促进细胞的迁移、生长和分化。与各向同性纤维相比，具有方向性的纤维结构的敷料还可以引导形成定向的毛细血管网络。此外，具有定向纤维多孔结构材料具有良好的力学性能。然而，定向纤维敷料的制备难点在于如何诱导纤维如何取向排列，也正因为此，在大多数敷料在制备过程中通常只利用纤维增强，缺少对敷料内部纤维取向结构的设计，导致敷料诱导细胞定向生长的作用差、细胞扩散和增殖速率慢、组织再生缓慢等。因此，制备具有定向纤维结构的敷料在伤口修复领域具有重要的意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种定向导电纤维的三维多孔复合支架及其制备方法，利用电场作用，将核层为丝素蛋白、壳层为聚合物/导电纳米粒子的纤维在壳聚糖/明胶的溶液中定向排列，利用冷冻干燥的方法制备三维多孔支架材料，这种定向纤维三维多孔支架能够模仿特定结构、生物化学和力学性能的人工基质，并且具有引导细胞和组织再生的作用。

技术方案：本发明公开一种定向导电纤维的三维多孔复合支架的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1）将脱胶后的蚕丝溶解于溴化锂水溶液中，离心、过滤、透析和浓缩后得到一定浓度的再生丝素蛋白水溶液；

步骤2）将聚合物溶液和导电纳米粒子共混制备均匀的聚合物/导电纳米粒子溶液；

步骤3）利用步骤1）所述再生丝素蛋白水溶液进行湿法纺丝，所得纤维浸入所述聚合物/导电纳米粒子溶液，进而制备核层为丝素蛋白、壳层为聚合物/导电纳米粒子的复合纤维；

步骤4）采用乙醇水溶液对步骤3）所述复合纤维进行后处理；

步骤5）将步骤4）所得复合纤维切割成短纤维，并加入壳聚糖/明胶的溶液，混合均匀后，将混合溶液放置在一定强度的电场下，一段时间后停止；

步骤6）将步骤5）得到溶液进行冷冻干燥，得到定向导电纤维多孔复合支架。

进一步地，所述步骤1）中再生丝素蛋白浓度为10~20 wt％。

进一步地，步骤2）中所述聚合物为海藻酸钠、玉米醇溶蛋白、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、壳聚糖、醋酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。

进一步地，所述导电纳米粒子为碳纳米管、氨基化石墨烯、二维过渡金属碳化物、银纳米粒子、金纳米粒子中的一种或几种。

进一步地，所述聚合物和导电纳米粒子的质量比100:1~10:1。