一种增强型韧带组织工程支架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增强型韧带组织工程支架及其制备方法，属于医疗器械技术领域。所述增强型韧带组织工程支架是由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成，静电纺纳米纤维毡层至少为3层，静电纺纳米纤维毡层材料为丝素蛋白与聚乙烯醇质量比为1/9～1/1的复合，增强骨架为至少为2根沿静电纺纳米纤维毡层长度方向相互平行排列的蚕丝线或可吸收缝合线，支架具有均匀稳定的微结构、良好的生物相容性，提供了韧带组织生长的基质条件，满足韧带新生组织长入、纳米纤维缓慢降解过程中保持支架机械强度缓慢下降，连接关节稳定性的要求，本发明专利技术支架制备方法简单、操作方便，适应于制备不同力学性能要求的增强型韧带组织工程支架。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成的增强型韧带组织工程支架及其制备方法，属于医疗器械

技术介绍
作为组织工程的韧带支架需要满足四个条件，适合细胞黏附生长的生物相容性、提供细胞生长的空隙结构、与新生组织相适应的降解特性、满足韧带支架的结构与力学性能。静电纺技术是制备组织工程支架的方法之一，相比其它的方法，此技术更加方便、简单、灵活，而且可以使用于大部分的聚合物。其制备的纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、表面能和活性高的特点，非常适合细胞的黏附与生长。韧带组织工程支架区别与其它组织工程支架的特别之处在于它要求较高的机械强度来保证连接的关节稳定性，同时韧带的自我修复能力很差，支架上新生组织生长速度较慢。但静电纺纤维膜中纤维是杂乱无章的，拉伸强度较低。中国专利公开号：CN104043148A，公开日2014年9月17日，专利技术创造的名称为一种韧带支架及其制备方法，该申请案公开了一种韧带支架为以复合纤维的取向结构来增强韧带的抗拉强度。但纤维的取向结构韧带支架在长期受到力的作用时，韧带内部孔隙结构发生变化影响新组织的生长。中国专利公开号：CN102973333A，公开日2013年3月20日，专利技术创造的名称为一种纳米纱线增强的静电纺纤维组织工程支架及其制备方法，该申请案公开了一种纳米纱线增强的静电纺纤维组织工程支架，是由纳米纤维与纳米纱组成，具有较高的断裂强度，但其纳米纤维与纳米纱是同一材料、同时制备，在静电纺过程中一部分纤维被捻成纱，另一分部分布在纱线之间，如此形成纳米纱线增强的静电纺纤维组织工程支架。这样纳米纱线与其之间的纳米纤维具有相同的降解特性，就意味着该组织工程支架在新生组织长入，组织工程支架开始降解后，组织工程支架的力学性能将快速下降，韧带的自我修复特性是新生组织生长速度较慢，韧带组织工程支架将不能保证连接的关节稳定性。寻找一种即保留纳米纤维无妨结构的稳定，又具有在新生组织长入、纳米纤维缓慢降解过程中保持支架力学性能缓慢下降特性的韧带组织工程支架及其制备方法，成为本专利技术的出发点。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的是要解决现有韧带组织工程支架存在的缺陷，以相互平行的蚕丝线或可吸收缝合线为增强骨架，增强骨架嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间，提供一种满足韧带组织工程支架在新生组织长入、纳米纤维缓慢降解过程中保持支架力学性能缓慢下降，保证连接的关节稳定性的增强型韧带组织工程支架及其制备方法。实现本专利技术的技术方案是：一种增强型韧带组织工程支架，所述增强型韧带组织工程支架是由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成，静电纺纳米纤维毡层至少为3层，静电纺纳米纤维毡层材料为丝素蛋白与聚乙烯醇质量比为1/9～1/1的复合，增强骨架为至少为2根沿静电纺纳米纤维毡层长度方向相互平行排列的蚕丝线或可吸收缝合线。所述的蚕丝线是由1～3股除丝胶蛋白的蚕丝组成的编织结构或加捻结构中的一种。所述的可吸收缝合线采用可吸收的普通肠线或铬制肠线中的一种。所述的丝素蛋白为蚕丝脱胶后粉碎得到的直径小于500nm的粉体状丝素蛋白，或蚕丝脱胶后，经过溶解，透析，冷冻干燥得到的丝素蛋白。一种增强型韧带组织工程支架的制备方法，包括以水为溶剂的丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液及聚乙烯醇溶液的配制，所述制备方法按以下步骤进行：a.取配置好的以水为溶剂丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液与聚乙烯醇溶液相混合得到混合溶液，其中丝素蛋白与聚乙烯醇的质量比为1/9～1/1，丝素蛋白与聚乙烯醇的总溶质质量浓度为5wt％～20wt％,并将混合溶液吸入静电纺用的纺丝液管；b.静电纺制备增强型韧带组织工程支架以宽度为2～15mm，长度为30～300mm的平面金属条为收集板，将吸有复合溶液的静电纺用纺丝液管置于静电纺推泵中，静电纺丝液推出速度0.2ml/小时～4ml/小时，静电纺的高压电源输出5kV～30kV的电压，纺丝液管的喷嘴与收集板之间的距离为5cm～30cm，静电纺收集板上获得厚度为0.1mm～0.5mm的静电纺纳米纤维毡层后，在静电纺纳米纤维毡层上表面沿收集板的长度方向上平行等间距排列至少2根蚕丝线或可吸收缝合线后，继续静电纺，在蚕丝线或可吸收缝合线上再次获得厚度为0.1mm～0.5mm的静电纺纳米纤维毡层，再在静电纺纳米纤维毡层上表面沿收集板的长度方向上平行等间距排列至少2根蚕丝线或可吸收缝合线，依此步骤重复，获得静电纺纳米纤维毡层至少为3层的增强型韧带组织工程支架的预制件；c.增强型韧带组织工程支架的预制件进行气相酯化处理将步骤b得到增强型韧带组织工程支架的预制件于80℃，饱和顺丁烯二酸酐蒸汽、体积百分比1％-5％为HCl蒸汽的密封气氛中酯化交联2-4小时后，取出预制件于120℃烘箱中热处理15-30min，获得静电纺纳米纤维毡层至少为3层的增强型韧带组织工程支架。由于采用以上技术方案，本专利技术增强型韧带组织工程支架可有效的消除现有静电纺纤维结构的韧带支架在受力过程中微孔结构变形，及纤维结构在新生组织长入，纤维开始降解后支架的力学性能将快速下降，不能保证连接的关节稳定性的特性。本专利技术的组织工程支架由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成，静电纺纳米纤维毡层至少为3层，静电纺纳米纤维毡层材料为丝素蛋白与聚乙烯醇质量比为1/9～1/1的复合，增强骨架为至少为2根沿静电纺纳米纤维毡层长度方向相互平行排列的蚕丝线或可吸收缝合线。平行的蚕丝线或可吸收缝合线的骨架结构具有高强度、并且降解缓慢为增强型韧带组织工程支架提供长期稳定的机械强度，保证链接关节力学性能的稳定性。丝素蛋白与聚乙烯醇的静电纺复合纳米纤维毡层的基体具有良好的生物相容性及均匀的孔隙结构为韧带组织细胞的黏附生长提供了良好的基质条件。由于采用以上技术方案，本专利技术增强型韧带组织工程支架的静电纺纳米纤维毡层是以水为溶剂的丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液及聚乙烯醇溶液混合，通过静电纺的方法制备而成，消除现有部分韧带组织工程支架基体材料需要有机溶剂来溶解，由于有机溶剂无法完全除去，残存的有机溶剂对细胞培养、繁殖是有较强的毒性，造成细胞培养、繁殖的后期死亡严重。不需要有机溶剂的静电纺纳米纤维毡层基体的制备进一步提高了支架基体的生物相容性。本专利技术的增强型韧带组织工程支架，由于采用蚕丝线或可吸收缝合线的平行等间距排列为骨架，保证了韧带组织工程支架的良好力学性能要求；也可以通过改变组成蚕丝线的蚕丝股数来满足对韧带组织工程支架的不同力学性能的要求；也可以通过改变平行等间距排列的蚕丝线或可吸收缝合线的数量满足对韧带组织工程支架的不同力学性能的要求；同时可以通过调整收集板的宽度及长度，及静电纺纤维膜的厚度及堆叠的层数来调整增强型韧带支架的结构及强度，支架的结构可以是薄片状也可以是圆柱状。本专利技术的增强型韧带组织工程支架，由于是以丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液与聚乙烯醇溶液混合，通过静电纺制备的纳米纤维为基体，可以方便的通过改变混合物中浓度及静电纺工艺来调节纤维的直径及纤维之间孔隙的大小。所得的纤维基体再经过顺丁烯二酸酐的气相酯化处理，使丝素蛋白或丝素蛋白粉体复合聚乙烯醇不溶入水，随气相酯化处理时间的延长不仅可以使丝素蛋白或丝素蛋白粉体复合聚乙烯醇不溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型韧带组织工程支架，其特征在于：所述增强型韧带组织工程支架是由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成，静电纺纳米纤维毡层至少为3层，静电纺纳米纤维毡层材料为丝素蛋白与聚乙烯醇质量比为1/9～1/1的复合，增强骨架为至少为2根沿静电纺纳米纤维毡层长度方向相互平行排列的蚕丝线或可吸收缝合线。

【技术特征摘要】
1.一种增强型韧带组织工程支架，其特征在于：所述增强型韧带组织工程支架是由嵌套于相邻静电纺纳米纤维毡层之间的增强骨架构成，静电纺纳米纤维毡层至少为3层，静电纺纳米纤维毡层材料为丝素蛋白与聚乙烯醇质量比为1/9～1/1的复合，增强骨架为至少为2根沿静电纺纳米纤维毡层长度方向相互平行排列的蚕丝线或可吸收缝合线。2.如权利要求1所述的增强型韧带组织工程支架，其特征在于：所述的蚕丝线是由1～3股除丝胶蛋白的蚕丝组成的编织结构或加捻结构中的一种。3.如权利要求1所述的增强型韧带组织工程支架，其特征在于：所述的可吸收缝合线采用可吸收的普通肠线或铬制肠线中的一种。4.根据权利要求1所述的一种增强型韧带组织工程支架，其特征在于：所述的丝素蛋白为蚕丝脱胶后粉碎得到的直径小于500nm的粉体状丝素蛋白，或蚕丝脱胶后，经过溶解，透析，冷冻干燥得到的丝素蛋白。5.一种增强型韧带组织工程支架的制备方法，包括以水为溶剂的丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液及聚乙烯醇溶液的配制，其特征在于：所述制备方法按以下步骤进行：a.取配置好的以水为溶剂丝素蛋白溶液或丝素蛋白粉体分散液与聚乙烯醇溶液相混合得到混合溶液，其中丝素蛋白与聚乙烯醇的质量比为1/9～1/1，丝素蛋白与聚乙烯醇的总溶质质量浓度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏自奎，李佳荣，王洪，吴星火，周应山，顾绍金，陶咏真，杨红军，许杰，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42