[发明专利]具有微沟槽的三维骨修复支架及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架，所述三维骨修复支架由带微沟槽结构的微沟槽层通过层层堆叠而成，或者是由无沟槽的单纤维层与所述微沟槽层通过层层堆叠而成，所述三维骨修复支架为三维多孔结构；其中，所述微沟槽层包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，每个所述带微沟槽的纤维单元由至少两根并排设置且相接触的纤维构成。微沟槽结构的引入，有助于引导细胞在支架上的取向分布，改善支架的成骨效果。本发明还提供了该骨修复复合支架的制备方法及应用。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种具有沟槽的三维骨修复支架及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于工伤事故、交通事故、骨科疾病等导致的骨缺损呈现出高的发病率，加之我国目前正走向老龄化社会，与老年人口相关的骨科退行性疾病不断增加，导致对骨修复材料的需求量越来越大。目前，骨组织工程技术克服了传统骨缺损移植技术的缺点，为临床骨修复治疗提供了一种新的选择。其中，三维多孔骨修复支架作为骨修复的结构支持，以及细胞和因子等活性物质的传递载体，它的设计和构建，是决定骨组织工程修复效果的核心要素之一。

近年来，3D打印作为一种新兴的先进工艺技术，突破了传统方法的局限性，成为了制备骨修复支架的理想选择之一。它主要通过浆料纤维的不断堆叠，构建三维多孔骨修复支架，借助计算机辅助设计和尖端的打印设备，人们可以灵活设计和完整构建具有复杂微观结构、孔隙结构完好、组成分布可控的支架。

目前，绝大多数三维骨修复支架主要是对支架的多孔结构进设计和调控，以促进干细胞在支架上的生长和成骨分化，而并未对支架的基底微结构做较多研究。例如，目前尚未见利用3D打印技术在骨修复支架上构建微沟槽结构的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架及其制备方法。所述三维骨修复支架中具有带微沟槽结构，该微沟槽结构有望引导细胞(例如干细胞、成骨细胞)在支架上的取向分布，进而进行生长、分化等，改善支架的成骨效果。

第一方面，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架，所述三维骨修复支架包括无沟槽的单纤维层和带微沟槽结构的微沟槽层，其中，所述单纤维层和微沟槽层为层层堆叠，所述三维骨修复支架的相邻层的纤维交错排列形成三维多孔结构；所述微沟槽层包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，每个所述带微沟槽的纤维单元由至少两根并排设置且相接触的纤维构成。

本申请中，所述微沟槽层除了包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，还包括位于所述微沟槽层边界的单根纤维。

本申请中是由并排设置且相接触的纤维形成所述微沟槽，因此，所述微沟槽层中微沟槽的设置方向与微沟槽层中的纤维的设置方向相一致。

优选地，所述单纤维层和微沟槽层交错堆叠。进一步地，相邻的所述单纤维层和微沟槽层中纤维的设置方向相互垂直。

优选地，所述骨修复支架为规则的几何体(如长方体、正方体、圆柱体等，但不限于此)以及其他不规则的三维多孔结构。

优选地，所述骨修复支架为立方体，其底面边长为10-30mm，层高0.2-0.4mm，层数为10-30。所述层高，是指在制备支架的过程中，打完一层浆料纤维后，再打第二层时，针头需要上移的距离。

在本发明一实施例中，所述骨修复支架的大小为10mm×10mm的立方体，层数为10层。

优选地，所述三维骨修复支架的孔隙率为30-50％，连通率为100％。

进一步地，所述三维骨修复支架自底部向上形成(AB)_n、(AB)_nA、(BA)_n或(BA)_nB的排布形式，其中，A为无沟槽的单纤维层，B为带微沟槽结构的微沟槽层；所述n为3-20的整数。进一步优选地，所述n为4-10的整数。