[发明专利]一种纳米包裹的组织工程支架及其制备方法

说明书

一种纳米包裹的组织工程支架及其制备方法，属于生物医学技术领域。所述组织工程支架包括可降解高分子聚合物支架和带电荷的金属纳米材料，所述带电荷的金属纳米材料通过静电吸附力借助带相反电荷的聚电解质交替自组装在可降解高分子聚合物支架表面。通过层层自组装的方法将金属纳米材料直接包裹在组织工程支架的表面，可以避免纳米材料直接添加进支架、并且纳米包裹层可以显著增加支架的亲水性，在一定程度上提高支架的机械性能并有效提高细胞的黏附性能，提高支架的生物相容性，所述制备方法适用于各种形貌的高分子聚合物基组织工程支架，能够显著提高支架的亲水性，可操作性强，能满足临床使用需要，具备推广价值。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种纳米包裹的组织工程支架及其制备方法。

背景技术

骨瘤切除或严重的非愈合性骨折导致的大范围的骨损伤会因为缺乏生长模板而不能自身按原形状再生，这样的骨损伤需要外科手术的帮助来完成骨修复。传统修复严重骨损伤的方法主要是自体移植，异体移植和合成材料移植。自体移植因供体数量有限和供区损伤而受到限制，异体移植和合成材料移植又由于缺乏骨传导信号甚至排异反应等原因未得到很好的应用。

新型的纳米复合骨组织工程支架极具开发和应用潜力。生物可降解高分子聚合物基的组织工程支架因其良好的生物相容性、可降解性和可加工性，很适合作为复合支架的基底。现有研究大多将非金属纳米材料如纳米羟基磷灰石与生物可降解高分子聚合物基骨组织工程支架复合制备纳米复合支架，复合方式多为将纳米材料混合入高分子聚合物中共同加工。此种方式构建的复合支架，纳米材料大多被包裹在支架内部，很难直接发挥纳米材料对细胞的调控作用。而且，纳米材料的添加量可能会影响到支架的加工成型和强度。

与非金属纳米材料相比，金属纳米材料具有增强添加物和活性药物的双重功能，在生物医学领域应用广泛。比如作为磁共振造影剂的超顺磁性γ三氧化二铁已获得FDA认证。近年来，纳米氧化铁也被添加入骨组织工程支架中以提高支架的机械强度和生物活性。添加的铁元素随支架的降解而在局部逐步释放，可提高干细胞线粒体活性和成骨相关基因的表达。γ三氧化二铁赋予支架超顺磁性，可作为磁性标记的生长因子或干细胞的靶目标而实现定向作用。磁性支架在外加磁场的辅助下可固定于植入的骨缺损区，减少移位。纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应，它具有很多良好的化学特性，比如抗氧性和生物相容性，因此在生物医学领域极具应用潜力。

发明内容

解决的技术问题：针对上述现有技术中将纳米材料大多被包裹在支架内部，很难直接发挥纳米材料对细胞的调控作用、并且纳米材料的添加量会影响支架的加工成型和强度等技术问题，本发明提供一种纳米包裹的组织工程支架及其制备方法，通过层层自组装的方法将金属纳米材料直接包裹在组织工程支架的表面，可以避免纳米材料直接添加进支架、并且纳米包裹层可以显著增加支架的亲水性，在一定程度上提高支架的机械性能并有效提高细胞的黏附性能，提高支架的生物相容性。

技术方案：一种纳米包裹的组织工程支架，所述组织工程支架包括可降解高分子聚合物支架和带电荷的金属纳米材料，所述带电荷的金属纳米材料通过静电吸附力借助带相反电荷的聚电解质交替自组装在可降解高分子聚合物支架表面。

作为优选，所述可降解高分子聚合物支架为聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乙醇酸、聚己内酯、明胶和胶原中的至少一种。

作为优选，所述可降解高分子聚合物支架为致密或疏松多孔结构，成型方法为浇铸法、静电纺丝法或者3D打印法。

作为优选，所述聚电解质为浓度2-20 mg/mL的带正电荷的邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液或者带负电荷的聚苯乙烯磺酸水溶液。

作为优选，所述带电荷的金属纳米材料为表面带电荷修饰物修饰的纳米金、纳米γ三氧化二铁或者纳米α三氧化二铁。