一种聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，包括以下步骤：将同种异体纳米脱钙骨基质材料与75％乙醇混合，将聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架浸泡于稀释后获得的纳米脱钙骨基质浆中，置于液氮中，完成初步冰冻；将获得的冰冻支架放入真空冻干机内，冻干至少48小时，完成表面涂层修饰，获得经纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架。本发明专利技术采用低温冻干的方法，有效保证了纳米DBM生物材料的活性；保留原本支架孔隙的基础上，增加了支架的成骨能力。本发明专利技术对骨移植替代物和骨缺损修复材料的研制提供了一定的理论基础。

A method of coating nano-decalcified bone matrix particles on polycaprolactone-tricalcium phosphate scaffold for bone tissue engineering

The invention discloses a method for coating nano-decalcified bone matrix particles on a polycaprolactone tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffold, which comprises the following steps: mixing the allogeneic nano-decalcified bone matrix material with 75% ethanol, immersing the polycaprolactone tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffold in diluted nano-decalcified bone matrix slurry, placing it in liquid nitrogen, and completing the process. The frozen scaffolds were placed in a vacuum freeze-drying machine for at least 48 hours to finish surface coating modification, and polycaprolactone and tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffolds modified by nano-demineralized bone matrix particles were obtained. The invention adopts the method of freeze-drying at low temperature, effectively guarantees the activity of nano DBM biomaterials, and increases the osteogenic capacity of the scaffold on the basis of retaining the original scaffold pore. The invention provides a theoretical basis for the development of bone graft substitutes and bone defect repair materials.

【技术实现步骤摘要】
一种聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法
本专利技术涉及骨组织工程
，具体地说，涉及一种聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法。
技术介绍
骨缺损的修复一直是骨科领域的难点和热点。目前，治疗骨缺损通常采用自体骨、异体骨或者组织工程骨进行填充治疗。自体骨作为骨缺损修复的金标准，具有理想的诱导成骨、传导成骨和骨生成特性，然而其来源有限，并存在供区感染、慢性疼痛等并发症。异体骨虽来源广泛且具有良好的诱导成骨和传导成骨能力，但来源控制受限，同时又有病原体传播、免疫排斥等风险。目前更多的学者将研究目光集中于组织工程骨上。骨组织工程研究表明，天然骨微观上是一种多层次、结构复杂的纳米复合材料([1]LiX,WangL,FanY,FengQ,CuiFZ,WatariF.Nanostructuredscaffoldsforbonetissueengineering.JBiomedMaterResA.2013.101(8):2424-35.)，无机的纳米磷酸钙及羟基磷灰石结晶沉积在细胞外基质间，与有机的具有纳米结构的胶原纤维及一些促进骨形成的蛋白分子共同促进细胞生长与成骨分化([2]AlvesCD,JansenJA,LeeuwenburghSC.Synthesisandapplicationofnanostructuredcalciumphosphateceramicsforboneregeneration.JBiomedMaterResBApplBiomater.2012.100(8):2316-26.)。有机聚合物本身的易改性特点使其通常被作为支架的有机部分，主要是纳米纤维([3]DeplaineH,LebourgM,RipaldaP,etal.Biomimetichydroxyapatitecoatingonporewallsimprovesosteointegrationofpoly(L-lacticacid)scaffolds.JBiomedMaterResBApplBiomater.2013.101(1):173-86.)。近年来研究表明，纳米纤维支架的配比结构与天然骨中I型胶原纤维的结构特点极其相似，能有效促进细胞的粘附生长，进而促进骨组织的再生与重建([4]GupteMJ,MaPX.Nanofibrousscaffoldsfordentalandcraniofacialapplications.JDentRes.2012.91(3):227-34.)。BMSCs对纳米尺度材料极其敏感，纳米结构可有效增加丝状伪足的感知能力，促进细胞扩散及粘附，使其在纳米纤维构成的3D微环境快速增殖，其主要原因是纳米材料特殊的表面结构，可明显增加蛋白吸附和细胞粘附的比表面积([5]StevensMM,GeorgeJH.Exploringandengineeringthecellsurfaceinterface.Science.2005.310(5751):1135-8.)。目前，已有多种关于有机-无机复合纳米材料的报道，与单纯的羟基磷灰石等无机材料相比，混合支架材料显示了更佳的生物相容性及成骨诱导特性([6]YanLP,Silva-CorreiaJ,CorreiaC,etal.Bioactivemacro/microporoussilkfibroin/nano-sizedcalciumphosphatescaffoldswithpotentialforbone-tissue-engineeringapplications.Nanomedicine(Lond).2013.8(3):359-78.[7]YanLP,OliveiraJM,OliveiraAL,CaridadeSG,ManoJF,ReisRL.Macro/microporoussilkfibroinscaffoldswithpotentialforarticularcartilageandmeniscustissueengineeringapplications.ActaBiomater.2012.8(1):289-301.[8]LaschkeMW,StroheA,MengerMD,AliniM,EglinD.Invitroandinvivoevaluationofanovelnanosizehydroxyapatiteparticles/poly(ester-urethane)compositescaffoldforbonetissueengineering.ActaBiomater.2010.6(6):2020-7.[9]KimH,CheL,HaY,RyuW.Mechanically-reinforcedelectrospuncompositesilkfibroinnanofiberscontaininghydroxyapatitenanoparticles.MaterSciEngCMaterBiolAppl.2014.40:324-35.)。Chae等([10]ChaeT,YangH,LeungV,KoF,TroczynskiT.Novelbiomimetichydroxyapatite/alginatenanocompositefibrousscaffoldsforbonetissueregeneration.JMaterSciMaterMed.2013.24(8):1885-94.)将nHAP颗粒沿藻酸盐纳米纤维方向均匀沉积，避免了传统的机械性混合或静电纺丝法混合造成的无机盐聚集，并有效的促进了成骨细胞在nHAP/藻酸盐支架表面附着。Qian等([11]ZhouH,TounyAH,BhaduriSB.FabricationofnovelPLA/CDHAbionanocompositefibersfortissueengineeringapplicationsviaelectrospinning.JMaterSciMaterMed.2011.22(5):1183-93.)制备了一种nHAP/PLGA复合支架(乳酸聚羟基乙酸共聚物与纳米羟基磷灰石)，与单纯的nHAP相比，复合支架的生物相容性明显增强，可有效促进MC3T3-E1细胞的粘附，增殖及分化。GaneshN([12]GaneshN,AshokanA,RajeshkannanR,ChennazhiK,KoyakuttyM,NairSV.Magneticresonancefunctionalnano-hydroxyapatiteincorporatedpoly(caprolactone)compositescaffoldsforinsitumonitoringofbonetissueregenerationbyMRI.TissueEngPartA.2014.20(19-20):2783-94.)设计了一种nHAP/PCL复合支架，体外细胞实验表明，与单纯的PCL支架相比，nHAP/PCL支架碱性磷酸酶(ALP)的表达增加了约43％，Runx-2基因在nHAP/PCL支架上的表达也早于单纯PCL支架，这说明具有纳米结构的复合支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，其特征在于：包括以下步骤：将同种异体纳米脱钙骨基质材料与75％乙醇混合，将聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架浸泡于稀释后获得的纳米脱钙骨基质浆中，置于液氮中，完成初步冰冻；将获得的冰冻支架放入真空冻干机内，冻干至少48小时，完成表面涂层修饰，获得经纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的聚己内酯‑磷酸三钙骨组织工程支架。

【技术特征摘要】
1.一种聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，其特征在于：包括以下步骤：将同种异体纳米脱钙骨基质材料与75％乙醇混合，将聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架浸泡于稀释后获得的纳米脱钙骨基质浆中，置于液氮中，完成初步冰冻；将获得的冰冻支架放入真空冻干机内，冻干至少48小时，完成表面涂层修饰，获得经纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架。2.根据权利要求1所述的聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，其特征在于：所述同种异体纳米脱钙骨基质材料与75％乙醇的体积比为1:(5～10)，优选为1:5。3.根据权利要求2所述的聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，其特征在于：所述聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架通过3D打印技术构建；3D打印技术为熔融沉积成型技术；优选的，所述聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架的制备方法包括以下步骤：将聚己内酯颗粒与磷酸三钙粉末按照(3～6)：1的质量比例预混合，然后通过转矩流变仪充分均匀混合，再通过切粒机制备成适合3D打印的颗粒状混合材料；首先利用3D打印机配套的CAD软件设计聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架模型纤维直径为0.5mm，层高为0.3mm，各层纤维叠加角度为0/90°；再将上述预先制备好的颗粒状混合材料放入熔融池中，设定熔融池进料温度为120℃，出料温度为110℃，颗粒状混合材料在熔融池内保温120分钟以上，确保充分熔融，融化后的材料通过电机助推微注射器式精细喷头挤出纤维，层层叠加形成聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架。4.根据权利要求3所述的聚己内酯-磷酸三钙骨组织工程支架进行纳米脱钙骨基质颗粒涂层修饰的方法，其特征在于：所述同种异体纳米脱钙骨基质材料的制备方法包括以下步骤：第一步，制备纳米脱钙骨基质骨块：将新鲜同种异体骨剔除软组织后采用改良Urist法制备块状纳米脱钙骨基质骨块；第二步，制备纳米脱钙骨基质粉末：将第一步获得的块状纳米脱钙骨基质骨块置入氧化锆纳米研磨罐中，放入氧化锆研磨球，拧紧罐口，将研磨罐置入全自动液氮冷冻研磨仪进行预粉碎，得到粒径为5-10μm的纳米脱钙骨基质粉末；第三步，制备同种异体纳米脱钙骨基质材料：将第二步获得的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄生，王智巍，苑博，周盛源，唐一钒，许国峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：上海,31