一种促进软骨再生的多孔复合支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种促进软骨再生的多孔复合支架，所述多孔复合支架的制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖100～400份，纳米微晶纤维素1～30份和氧化石墨烯3～21份。本发明专利技术还公开了多孔复合支架的制备方法。采用本发明专利技术的方法制备的多孔复合支架，包含Dex、CNCs、GO，其力学性能优良，吸水溶胀性好，孔径大小适合细胞粘附增殖生长，同时氧化石墨烯(GO)能诱导骨髓间质充干细胞分化成软骨细胞，葡聚糖提供了良好的细胞生存环境，结合三维多孔支架以及氧化石墨烯表面活性，能促进软骨更快速的再生，快速修复软骨损伤。

A porous composite scaffold for promoting cartilage regeneration and its preparation method

The invention discloses a porous composite scaffold for promoting cartilage regeneration, and the preparation material of the porous composite scaffold contains the following weight components: dextran 100~400 parts, Nanocrystalline Cellulose 1~30 parts and graphene oxide 3~21 parts. The invention also discloses a preparation method of a porous composite scaffold. The porous composite scaffolds prepared by this method, including Dex, CNCs, GO, its excellent mechanical properties, swelling property, pore size for cell adhesion and proliferation, graphene oxide (GO) can induce bone marrow mesenchymal stem cells differentiate into chondrocytes, provide a good environment for cell survival of dextran the combination of three-dimensional porous scaffolds and graphene oxide surface activity, can promote the regeneration of cartilage more rapid, rapid repair of cartilage injury.

【技术实现步骤摘要】
一种促进软骨再生的多孔复合支架及其制备方法
本专利技术涉及医用材料
，尤其是一种促进软骨再生的多孔复合支架及其制备方法。
技术介绍
退变和创伤是关节软骨损伤常见的原因，这些骨科病也是临床治疗的难点，而由于软骨缺少血液供应，软骨数量稀少，增殖缓慢，骨自我修复能力弱，即便是微小的损伤也可能会加重病发，目前对于软骨没有良好的治疗方法，移植替换骨对来源也要求高，应用骨组织工程技术治疗骨缺损可以克服自体骨移植供体不足和异体骨移植免疫排斥等缺点。因此，利用骨组织工程学来进行骨修复是治疗骨缺损的热点。葡聚糖(Dextran，Dex)，是一种天然多糖，具有良好的生物相容性，在生物医用材料方面具有良好的应用前景，常常作为药物载体，它存在于某些微生物在生长过程中分泌的粘液中，根据结构可以分为α、β葡聚糖，线性和三股螺旋结构可以细分他们不同的作用，线性α葡聚糖具有良好的溶解性，但是机械性能较差，所以在骨科方面常常限制了它的应用。氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。作为石墨烯最重要的衍生物之一，由于表面富含羟基和羧基等含氧基团，使其具有良好的水溶性，易功能化以及低毒等优良的性质，所以可以作为药物载体，因其独特的结构和性质，在生物医学领域(例如：药物释放)有良好的应用前景；但是氧化石墨烯在盐溶液和血清中容易聚集，从而限制了在生物方面的许多应用。现有的治疗软骨损伤的方法一般将水凝胶注射到软骨损伤处，以修复软骨损伤，然而，由于水凝胶较软且实心，该方法的治疗软骨损伤效果较差，治愈率低且疗效缓慢。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种治疗软骨损伤疗效更快，治愈率更高的支架。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种促进软骨再生的多孔复合支架，所述多孔复合支架的制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖100～400份，纳米微晶纤维素1～30份和氧化石墨烯3～21份。需要说明的是，纳米微晶纤维素(NanocrystalCellulose,CNCs)，由天然纤维素制得，生物相容性好，免疫原性低，毒性低，机械性能好，常常作为一种材料表面增强剂，高的表面积，容易团聚，在生物体内降解弱，所以适合微量使用。优选地，所述多孔复合支架为三维多孔结构，所述多孔的孔径为80～230μm。优选地，所述纳米微晶纤维素为棒状结构，所述棒的长度为140～360nm，所述棒的宽度为20～40nm。优选地，所述葡聚糖、纳米微晶纤维素和氧化石墨烯的质量比为20：1：1。优选地，所述多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为3～7％。更优选地，所述多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为5％。本申请的专利技术人经过多次试验发现，当葡聚糖、纳米微晶纤维素和氧化石墨烯的质量比为20：1：1，且多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为5％时，多孔复合支架促进软骨再生的效率高，同时，对细胞的毒性更低。作为本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了多孔复合支架的制备方法，包括以下步骤：(1)制备纳米微晶纤维素：称取纤维素，加入35～70wt％的浓硫酸中，恒温水浴反应1～6h，然后加入去离子水，冷却后分散，然后使用去离子水透析至pH稳定，经冷冻干燥，即得到所述纳米微晶纤维素；(2)将氧化石墨烯溶解于去离子水中并分散均匀，得到氧化石墨烯溶液；(3)将葡聚糖加入去离子水中，置于40～60℃水浴加热至溶解，得到葡聚糖溶液，将步骤(1)所得纳米微晶纤维素加入葡聚糖溶液中混合搅匀，加入NaOH溶液和三偏磷酸钠溶液，反应5～16分钟后再向其中加入步骤(2)所得氧化石墨烯溶液，搅拌均匀后冻干，得到所述的多孔复合支架。另外,本申请的专利技术人经多次试验发现，只有当葡聚糖(质量)/V(去离子水)的值在7％～15％之间才能保证支架结构均一，均匀成孔。更优选地，葡聚糖(质量)/V(去离子水)的值为7.1～14.3％。优选地，所述步骤(1)中纤维素为植物纤维。优选地，所述步骤(3)中的葡聚糖和所述步骤(2)中氧化石墨烯的质量比为100：5。优选地，所述步骤(3)中的葡聚糖和纳米微晶纤维素的质量比为100：5。综上所述，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的多孔支架包含Dex、CNCs、GO，其力学性能优良，吸水溶胀性好，孔径大小适合细胞粘附增殖生长，同时氧化石墨烯(GO)能诱导骨髓间质充干细胞分化成软骨细胞，葡聚糖提供了良好的细胞生存环境，结合三维多孔支架以及氧化石墨烯表面活性，能促进软骨更快速的再生，快速修复软骨损伤；(2)本专利技术的多孔支架可以作为药物载体基体，其制备工艺简单、材料来源广泛，生产效率高，成本低，可应用于工业化大生产。附图说明图1为本专利技术中多孔复合支架的扫描电子显微镜图；图2为本专利技术中多孔复合支架的电子显微镜图；图3为本专利技术中制备的纳米微晶纤维素的透射电子显微镜图；图4为本专利技术的多孔复合支架分别在PBS和葡聚糖酶溶液中降解的含量变化图；图5为本专利技术的多孔复合支架的压缩模量图；图6为细胞在本专利技术的多孔复合支架中培养后的吸光值。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术中的促进软骨再生的多孔复合支架的一种实施例，其制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖1g，纳米微晶纤维素10mg和氧化石墨烯30mg。多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为1％。其中，多孔复合支架为三维多孔结构，如图1和2所示，多孔的孔径为80～230μm。纳米微晶纤维素为棒状结构，如图3所示，棒的长度为140～360nm，棒的宽度为20～40nm。上述多孔复合支架的制备方法包括以下步骤：步骤(a)：称取一定量的纤维素，加入一定量的65％的浓硫酸中，50℃恒温水浴下磁力搅拌，反应6h，然后加入大量去离子水终止反应，冷却后超声分散，然后使用去离子水透析至pH稳定，-80℃冷冻干燥后即得到棒状纳米微晶纤维素。步骤(b)：称取60mg氧化石墨烯溶解于2ml去离子水中，在超声仪中100Hz超声分散均匀。步骤(c):将1g葡聚糖溶于14ml去离子水中，置于50℃水浴加热磁力搅拌溶解，称取10mg纳米微晶纤维素加入葡聚糖溶液中混合搅匀，加入1ml10mol/L的NaOH溶液，再加入1ml0.3g/ml的三偏磷酸钠溶液,反应10分钟后再向其中加入2ml15mg/ml氧化石墨烯溶液，充分搅拌均匀10分钟后迅速置于-80度下冷冻，随后-80℃下冻干，得到wt1％氧化石墨烯的Dex/CNCs/GO多孔复合支架。实施例2本专利技术中的促进软骨再生的多孔复合支架的一种实施例，其制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖2g，纳米微晶纤维素75mg和氧化石墨烯90mg。多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为3％。多孔复合支架为三维多孔结构，如图1和2所示，多孔的孔径为80～230μm。纳米微晶纤维素为棒状结构，如图3所示，棒的长度为140～360nm，棒的宽度为20～40nm。上述多孔复合支架的制备方法包括以下步骤：步骤(a)：称取一定量的纤维素，加入一定量的65％的浓硫酸中，50℃恒温水浴下磁力搅拌，反应6h，然后加入大量去离子水终止反应，冷却后超声分散，然后使用去离子水透析至pH稳定，-80℃冷冻干燥后即得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进软骨再生的多孔复合支架，其特征在于，所述多孔复合支架的制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖100～400份，纳米微晶纤维素1～30份和氧化石墨烯3～21份。

【技术特征摘要】
1.一种促进软骨再生的多孔复合支架，其特征在于，所述多孔复合支架的制备原料包含以下重量份的组分：葡聚糖100～400份，纳米微晶纤维素1～30份和氧化石墨烯3～21份。2.根据权利要求1所述的多孔复合支架，其特征在于，所述多孔复合支架为三维多孔结构，所述多孔的孔径为80～230μm。3.根据权利要求1所述的多孔复合支架，其特征在于，所述纳米微晶纤维素为棒状结构，所述棒的长度为140～360nm，所述棒的宽度为20～40nm。4.根据权利要求1所述的多孔复合支架，其特征在于，所述葡聚糖、纳米微晶纤维素和氧化石墨烯的质量比为20：1：1。5.根据权利要求1所述的多孔复合支架，其特征在于，所述多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为3～7％。6.根据权利要求5所述的多孔复合支架，其特征在于，所述多孔复合支架中氧化石墨烯的质量百分含量为5％。7.如权利要求1～6任一项所述的多孔复合支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，刘玉，毛宇，蓝咏，
申请(专利权)人：广州贝奥吉因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44