本發明專利技術公開了一種無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架及其制備方法，采用原位仿生法和納米自組裝技術制備骨組織工程支架；以殼聚糖、硫酸軟骨素、透明質酸為有機基質，可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽為無機相納米羥基磷灰石的前驅體，模仿生物礦化采取有機大分子調控無機相生長的方式，在有機基質上原位成核結晶制備無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架—納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。本發明專利技術制備程序簡單，工藝條件溫和，制備的復合支架在宏觀及微觀上與天然骨相似，性能優越，成型加工方便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于骨組織工程支架材料制造領域，具體涉及。
技術介紹
由創傷、腫瘤、感染、病理等因素造成的骨組織缺損是臨床面臨的重大難題之一。其修復的方法有自體骨移植修復，異體、異種骨移植修復和金屬合金、高分子聚合物等各種人工骨替代材料移植修復。然而，自體骨供應來源有限，異體、異種骨存在免疫排斥反應和疾病感染的風險；而醫學領域長期以來廣泛使用的金屬、有機高分子等生物醫學材料，其成分和自然骨完全不一樣，用來作為骨的替代材料或填補骨缺損材料，其生物相容性和人體適應性尚不能令人滿意。天然骨是由低結晶度納米羥基磷灰石和膠原蛋白、蛋白多糖等有機基質巧妙結合在一起形成的無機-有機復合材料。近年來，骨缺損修復研究最早嘗試的是骨材料的成分仿生，由于羥基磷灰石(HA)與骨的無機相化學成分相近而被廣泛應用于骨替代材料。但是在骨修復中，單純由羥基磷灰石(HA)構建的材料，存在脆性大、較難成型等問題，限制了它在負重骨修復和替代領域的應用。隨著復合材料的研究發展，國內外研究者將焦點轉移到羥基磷灰石(HA)與其它生物材料的結合上如(I)HA與天然生物材料的復合(2)HA與非天然生物材料的復合(3)HA與多種材料的復合合成材料。通常HA復合生物材料的制備大多是將HA粉體與其它生物材料通過簡單、機械或化學方式混合均勻后，再注入模具，冷凍干燥成型。在簡單復合制備的HA復合材料中羥基磷灰石顆粒分散不均勻，易發生團聚，界面結合力弱，使得材料的力學性能下降，微觀結構無序。然而，隨著復合材料研究的不斷深入，人們認識到單純模擬骨基質的成分是不夠的，對于任何一種生物材料，成分和結構是它的相互獨立又緊密關聯的兩個方面，共同決定材料的性能。受生物體生物礦化的啟發，仿生制備法應運而生。仿生法是指模仿或利用生物體結構，生物礦化功能和生化過程的技術，把這種技術用到材料設計制造中以便獲得接近或超過生物材料優異性能的新材料或用天然生物合成的方法獲得所需材料。仿生合成技術模仿了無機物在有機物調制下形成的機理，合成過程中先形成有機物的自組裝體，使無機先驅物于自組裝聚集體和溶液的相界面發生化學反應，在自組裝體的模板作用下，形成具有特殊結構和功能的無機-有機復合體。雖然骨組織工程支架的仿生學研究已經取得了相當大的進展，但迄今為止仍存在以下幾個方面的問題 (1)組成與微細結構與天然骨組織存在較大差異，從而導致材料與骨組織在理化、生物學及力學性能上存在較大差異，材料的組織及細胞親和性不夠理想； (2)與骨組織形成化學鍵合的速度及可控降解性還不夠理想，有些材料降解太快有些則難以降解，材料在體內的降解速度與新骨的生長速度難以匹配； (3)復合支架中無機相分散性差，與有機相相互作用力弱，影響復合支架的力學性能；(4)材料制備工藝條件較復雜,材料性能難以穩定，給加工造成困難。鑒于此，本專利技術選用具有良好生物相容性的殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸為有機基質，模仿骨組織形成過程中無機鈣磷礦物在有機基質生物大分子調控下原位析晶過程，采用原位仿生法和納米自組裝技術在成分仿生的基礎上進行結構和功能仿生制備一種具有較好力學性能、生物性能，分級結構的新型無機-有機雙相納米復合骨組織工程支架一納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。殼聚糖是由氨基葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖兩種氨基多糖組成的帶正電荷的天然聚多糖，N-乙酰氨基葡萄糖也是細胞外基質(extracellular matrix,ECM)的成分,它可與核心蛋白通過共價鍵連接成蛋白多糖，形成多孔親水的凝膠結構，有利于水分及小分子的滲透，并調節細胞生長、分化與膠原形成。因此，殼聚糖在組成和結構上與ECM具有部分相似性，且生物相容性好。硫酸軟骨素是一種帶負電荷的是酸性粘多糖，是細胞外基質的重要組成之一，對細胞的結構形態、遷移、增殖、分化具有重要作用。透明質酸也是一種帶負電荷的酸性粘 多糖，由于其結構疏松，含水及多孔性特別適于細胞的遷移及增殖，防止細胞在遷移到位及增殖夠數之前過早地進行分化。殼聚糖和硫酸軟骨素、透明質酸的分子結構極其類似，且均具有良好的細胞親和性，分子中的重復單元均具有六元環的穩定結構，比較適合作為受力材料。而它們所帶電荷卻剛好相反，可以利用它們之間的靜電作用預組織成有機基質組裝體，為無機納米晶體提供結構框架的同時，與無機離子在界面上通過靜電匹配、幾何相似性和立體化學互補、表面絡和、氫鍵聯接等方式來控制納米晶體的成核和生長，制備具有一定形狀和結構的無機-有機納米復合材料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服目前用于骨組織工程的各種材料在微觀結構、機械性能、生物相容性、生物礦化活性等方面的一些不足，模擬天然骨的成分和結構特點，利用原位仿生法和納米自組裝技術將性能完全不同的有機相與無機相結合起來，實現二者分子級復合，制備一種新型的納米復合骨組織工程支架。該方法的制備工藝條件溫和，操作簡捷，制備所得的支架性能優越，可塑性強，可被加工成所需的形狀。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案 一種無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，采用原位仿生法和納米自組裝技術制備骨組織工程支架；以殼聚糖、硫酸軟骨素、透明質酸為有機基質，可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽為無機相納米羥基磷灰石的前驅體，模仿生物礦化采取有機大分子調控無機相生長的方式，在有機基質上原位成核結晶制備無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架一納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。包括以下步驟 (1)稱取殼聚糖溶解于乙酸溶液，硫酸軟骨素和透明質酸溶解于去離子水； (2)緩慢將硫酸軟骨素和透明質酸的混合溶液加入殼聚糖的乙酸溶液；隨后加入可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽溶液； (3)在步驟(2)的混合液中加入交聯劑進行交聯，注入模具，移至冰箱預冷凍，轉入冷凍干燥機中進行冷凍干燥；(4)將步驟(3)的干燥樣品置于醇堿溶液中進行原位結晶，再用去離子水反復浸洗至中性，冷藏后進行冷凍干燥，即得到無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架一納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。復合骨組織工程支架包括以下質量百分比的組分 硫酸軟骨素O. I 1% 透明質酸O. 05 O. 5%殼聚糖I 3% 羥基磷灰石O. 5 2%。、各步驟的工藝參數如下 (1)乙酸溶液的體積分數為I 2%； (2)可溶性鈣鹽溶液的濃度為1.5 3mol/L，可溶性磷酸鹽溶液的濃度為O.6 I.8mol/L，二者間隔 30-60min 加入； (3)加入交聯劑，常溫交聯4-8h，注入模具，4°C冰箱靜置4-6h，-5°C _80°C冰箱至少冷凍24h，轉入冷凍干燥機中進行冷凍干燥至完全脫水； (4)將干燥樣品置于質量分數為3 10%NaOH或KOH的乙醇/水中進行原位結晶，乙醇/水中乙醇與水的體積比為I 2 :1，再用去離子水反復浸洗至中性，-5°C _80°C冷藏后進行冷凍干燥獲得產品。硫酸軟骨素為硫酸軟骨素A或硫酸軟骨素C，透明質酸選用它的鈉鹽；可溶性鈣鹽是硝酸鈣或氯化鈣；可溶性磷酸鹽是磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。無機相納米羥基磷灰石前驅體Ca/P摩爾比為n(Ca2+) :n(PO43O=L 67 :1。交聯劑為I-乙基-3-(3-二甲基氨丙基本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，其特征在于：采用原位仿生法和納米自組裝技術制備骨組織工程支架；以殼聚糖、硫酸軟骨素、透明質酸為有機基質，可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽為無機相納米羥基磷灰石的前驅體，模仿生物礦化采取有機大分子調控無機相生長的方式，在有機基質上原位成核結晶制備無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架—納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。
【技術特征摘要】
1.一種無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，其特征在于采用原位仿生法和納米自組裝技術制備骨組織工程支架；以殼聚糖、硫酸軟骨素、透明質酸為有機基質，可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽為無機相納米羥基磷灰石的前驅體，模仿生物礦化采取有機大分子調控無機相生長的方式，在有機基質上原位成核結晶制備無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架一納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。2.根據權利要求I所述的無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)稱取殼聚糖溶解于乙酸溶液，硫酸軟骨素和透明質酸溶解于去離子水；(2)緩慢將硫酸軟骨素和透明質酸的混合溶液加入殼聚糖的乙酸溶液；隨后加入可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽溶液；(3)在步驟(2)的混合液中加入交聯劑進行交聯，注入模具，移至冰箱預冷凍，轉入冷凍干燥機中進行冷凍干燥；(4)將步驟(3)的干燥樣品置于醇堿溶液中進行原位結晶，再用去離子水反復浸洗至中性，冷藏后進行冷凍干燥，即得到無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架一納米羥基磷灰石/殼聚糖/硫酸軟骨素/透明質酸骨組織工程支架。3.根據權利要求2所述的無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，其特征在于骨組織工程支架包括以下質量百分比的組分硫酸軟骨素O. I 1%透明質酸O. 05 O. 5%殼聚糖I 3%羥基磷灰石O. 5 2%。4.根據權利要求2所述的無機/有機雙相納米復合骨組織工程支架的制備方法，其特征在于各步驟的工藝參數如下(1)乙酸溶液的體積分數為I 2%；(2)可溶性鈣鹽溶液的濃度為1.5 3m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳景帝，余其鳳，張玉玨，張惠，張其清，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。