一种复合支架及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合支架及其制备方法，所述复合支架是由层状亚微米纤维膜和胶原水凝胶组成；所述制备方法包括以下步骤：(1)通过近场静电纺丝制备得到正交定向的层状亚微米纤维膜；(2)将胶原溶液添加到步骤(1)制备得到的层状亚微米纤维膜中，成胶，得到复合支架。本发明专利技术制备的复合支架具有很好的力学性能、生物相容性和仿生性能，还可通过改变纤维的拓扑结构模拟多种不同天然组织的结构与性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合支架及其制备方法
本专利技术涉及生物医用材料领域，涉及一种复合支架及其制备方法，尤其涉及一种纤维水凝胶复合支架及其制备方法。
技术介绍
创伤、炎症和自然退化等造成组织缺损后，人的自身修复能力有限。随着社会人口老龄化的加剧，相关问题越来越突出。组织工程的兴起为组织修复的研究提供了新的方向，组织修复再生是以干细胞、生长因子和支架为基础，其中支架是一种三维基质，可模拟人体组织的微环境，为细胞的生长、迁移、增殖和分化提供支撑。胶原蛋白是组织最主要的结构蛋白，是制作组织支架的最佳天然材料。但是，传统制作方法构建的胶原蛋白水凝胶力学强度差，与正常组织结构相比仍有较大的差距。近场静电纺丝是由静电纺丝发展而来，但是相比于静电纺丝，有很多优点。静电纺丝对制备的纤维的可控度较差，而且纤维过于致密，这就导致用于组织工程支架时接种在其表面的细胞很难移动到支架的内部，无法实现三维的培养。而近场电纺技术将传统的静电纺丝技术中针头和收集装置之间的距离从厘米级缩短为毫米级，使得溶液或熔体的射流更加稳定，从而可以精确的控制射流在收集装置上的沉积，从而实现任意轨迹纤维的制备。CN108175874A公开了一种基于静电纺丝纱线和水凝胶的复合支架材料及其制备方法；该复合支架材料的制备方法，包括如下步骤：配制I型胶原蛋白溶液；提供静电纺丝纱线，将所述静电纺丝纱线置于所述I型胶原蛋白溶液中，然后待所述I型胶原溶液成凝胶后，得复合支架材料；该专利技术制备的复合支架有较好的力学性能和生物学性能，但是接种在其表面的细胞很难移动到支架内部，无法实现三维培养。CN106693050A公开了一种基于胶原及胶原纤维的复合支架材料的制备方法，其特点是将胶原与其聚集态结构体胶原纤维有机混合，并使用功能性氧化多糖与氧化石墨烯对胶原胶原纤维复合溶液进行复合协同改性，接着，将胶原胶原纤维复合溶液与一定量的壳聚糖、聚乙烯醇共混，然后经过3D打印、微波干燥成膜、电喷涂、灭菌等工艺，最后获得基于胶原及胶原纤维的复合支架材料的制备方法；该专利技术制备的复合支架具有较好的生物相容性，但是未提及其力学性能和仿生性能。因此，开发一种生物相容性好、力学性能高和仿生性能好的复合支架仍是本领域研究的热点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合支架及其制备方法，尤其涉及一种组织移植复合支架及其制备方法，所述复合支架具有很好的力学性能、生物相容性，还可通过改变纤维的拓扑结构模拟多种不同天然组织的结构与性能，具备较好的仿生性能。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种复合支架，所述复合支架是由层状亚微米纤维膜和胶原水凝胶组成。本专利技术制备的复合支架是由层状亚微米纤维膜和胶原水凝胶组成，该复合支架具有较好的力学性能、生物相容性和仿生性能，可以模拟天然组织的结构与性能；其中选用的胶原水凝胶是组织基质层最主要的结构蛋白，是制作组织支架的最佳天然材料；选用的层状亚微米纤维膜具备较好的生物相容性，且可增强胶原水凝胶的力学强度，还可通过纤维特定形状的拓扑结构，模拟天然组织的细胞外基质结构，诱导相关细胞特异性生长。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜的亚微米纤维呈正交定向排列。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜的纤维直径为0.2-50μm，例如0.2μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜相邻两层纤维膜的间距为20-1000μm，例如20μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm等。本专利技术采用的正交定向亚微米纤维膜可模拟正常组织定向板层结构，用于诱导细胞的定向生长，保持较高的细胞活力，且近场电纺纤维膜的板层结构可以通过改变纤维的间距而变，可根据临床需求个性化构建进行个性化治疗。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜每层之间的纤维堆积精度偏差低于5μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm等。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜每层之间的纤维堆积精度偏差通过扫描电镜来测量。在本专利技术中，所述层状亚微米纤维膜的制备材料包括聚己内酯、聚环氧乙烷、聚乳酸羟基乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯或明胶中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术的目的之二在于提供了一种复合支架的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过近场静电纺丝制备得到正交定向的层状亚微米纤维膜；(2)将胶原溶液添加到步骤(1)得到的正交定向的层状亚微米纤维膜中，成胶，得到复合支架。在本专利技术中，所述近场静电纺丝包括熔融近场静电纺丝和溶液近场静电纺丝。在本专利技术中，所述熔融近场静电纺丝工作参数为：熔体挤出时气压为4-20kPa(例如4kPa、5kPa、8kPa、10kPa、12kPa、15kPa、18kPa、20kPa等)，电压为2-4kV(例如2kV、2.3kV、2.5kV、2.8kV、3kV、3.2kV、3.5kV、3.8kV、4kV等)，注射器针尖与收集装置之间的距离为2-10mm(例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等)，收集平台的运动速度为10-100mm/s(例如10mm/s、15mm/s、20mm/s、25mm/s、30mm/s、35mm/s、40mm/s、45mm/s、50mm/s、55mm/s、60mm/s、65mm/s、70mm/s、75mm/s、80mm/s、85mm/s、90mm/s、95mm/s、100mm/s等)，加速度为100-1000mm/s2(例如100mm/s2、200mm/s2、300mm/s2、400mm/s2、500mm/s2、600mm/s2、700mm/s2、800mm/s2、900mm/s2、1000mm/s2等)。在本专利技术中，所述溶液近场静电纺丝工作参数为：溶液流速为10-100μL/h(例如10μL/h、20μL/h、30μL/h、40μL/h、50μL/h、60μL/h、70μL/h、80μL/h、90μL/h、100μL/h等)，电压为2-4kV(例如2kV、2.3kV、2.5kV、2.8kV、3kV、3.2kV、3.5kV、3.8kV、4kV等)，注射器针尖与收集装置之间的距离为2-10mm(例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等)，收集平台的运动速度为10-100mm/s(例如10mm/s、15mm/s、20mm/s、25mm/s、30mm/s、35mm/s、40mm/s、45mm/s、50mm/s、55mm/s、60mm/s、65mm/s、70mm/s、75mm/s、80mm/s、85mm/s、90mm/s、95mm/s、100mm/s等)，加速度为100-1000mm/s2(例如100mm/s2、200mm/s2、300mm/s2、400mm/s2、500mm/s2、600mm/s2、700mm/s2、800mm/s2、900mm/s2、1000mm/s2等)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合支架，其特征在于，所述复合支架是由层状亚微米纤维膜和胶原水凝胶组成。

【技术特征摘要】
1.一种复合支架，其特征在于，所述复合支架是由层状亚微米纤维膜和胶原水凝胶组成。2.根据权利要求1所述的复合支架，其特征在于，所述层状亚微米纤维膜的亚微米纤维呈正交定向排列。3.根据权利要求1-2所述的复合支架，其特征在于，所述层状亚微米纤维膜的纤维直径为0.2-50μm；优选地，所述层状亚微米纤维膜的相邻两层纤维膜的间距为20-1000μm。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合支架，其特征在于，所述层状亚微米纤维膜每层之间的纤维堆积精度偏差低于5μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合支架，其特征在于，所述层状亚微米纤维膜的制备材料包括聚己内酯、聚环氧乙烷、聚乳酸羟基乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯或明胶中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5任一项所述的复合支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过近场静电纺丝制备得到正交定向的层状亚微米纤维膜；(2)将胶原溶液添加到步骤(1)得到的正交定向的层状亚微米纤维膜中，成胶，得到复合支架。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述近场静电纺丝包括熔融近场静电纺丝和溶液近场静电纺丝；优选地，所述熔融近场静电纺丝工作参数为：熔体挤出时气压为4-20kPa，电压为2-4kV，注射器针尖与收集装置之间的距离为2-10mm，收集平台的运动速度为10-100m...

【专利技术属性】
技术研发人员：弥胜利，孔彬，刘睿，孙伟，徐志学，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：广东,44