一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，属于骨再生材料技术领域。本发明专利技术将聚乳酸和羟基乙酸聚合，采用静电纺丝技术制备基体纤维，将胶原涂覆于基体纤维上，并通过3D打印技术与胶原纤维束加工成骨再生材料，具有良好的机械强度，人动脉平滑肌细胞能够很好的粘附在该材料上，并沿着胶原纤维束方向生长；胶原蛋白是动物结缔组织重要的蛋白质，结缔组织除了含60～70%的水分外，胶原蛋白占了约20～30%，因为有高含量的胶原蛋白，结缔组织具有了一定的结构与机械力学性质，如张力强度、拉力、弹力等以达到支撑、保护的功能；胶原纤维束是胶原纤维在疏松结缔组织中排列成束，彼此交织吻合，纤维束常有分支，纤维具有韧性，抗牵引力强。

Preparation of a high strength composite guided tissue bone regeneration material

The invention relates to a preparation method of high-strength composite guide tissue bone regeneration material, which belongs to the technical field of bone regeneration material. In the invention, polylactic acid and hydroxyacetic acid are polymerized, matrix fiber is prepared by electrostatic spinning technology, collagen is coated on the matrix fiber, and bone regeneration material is processed by 3D printing technology and collagen fiber bundle, which has good mechanical strength, human artery smooth muscle cells can well adhere to the material and grow along the direction of collagen fiber bundle; collagen is animal Connective tissue is an important protein. In addition to 60-70% water content in connective tissue, collagen accounts for about 20-30%. Because of the high content of collagen, connective tissue has certain structural and mechanical properties, such as tensile strength, tension, elasticity, etc. to achieve the function of support and protection; collagen fiber bundle is a bundle of collagen fibers arranged in loose connective tissue The fiber bundle is often branched, and the fiber has toughness and strong traction resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法
本专利技术涉及一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，属于骨再生材料

技术介绍
在口腔医学领域，牙周病、根尖病变、创伤等原因造成牙周组织的缺损，拔牙后剩余牙槽嵴的吸收，以及在种植义齿修复时骨量不足等原因均会造成牙齿支撑组织缺损。目前这些问题主要通过能够在缺损部位增加骨量或改善骨质量的引导组织再生术（GTR）或引导骨组织再生术（GBR）来进行治疗。这一治疗技术中，GTR膜和GBR支架材料是关键因素，直接影响到最终的修复效果。在过去的几十年里，用于GTR/GBR的材料发生了很大的变化，已从生物稳定性、永久型替代物向生物可吸收性、暂时性替代物过渡，并逐步成为临床应用上的主要趋势。可吸收性GTR膜和GBR支架材料的应用，避免了二次手术取出问题，节省了手术的时间和花费，减少了因手术而引起的并发症，因此成为目前口腔骨缺损修复材料研究的重点。GTR/GBR的生理学理论和临床应用是针对骨再生过程的特点而产生和完善的。当骨缺损发生时，由于不同组织细胞向缺损内生长、迁移的速度不一样，缺损部位将首先被来自周围的结缔组织所充填，形成软组织“夹垫”，而这种“夹垫”的存在将延迟骨组织的愈合过程。应用GTR/GBR技术，首先机械性地阻碍了上述软组织进入骨缺损部位，保持骨缺损部位有一相对稳定的再生环境。骨缺损处的新骨形成主要是由位于骨膜发生层的成骨细胞来承担，此时膜材料成为了骨端骨膜再生的支架，引导具有成骨性的细胞粘附并向缺损区域迁移。所填充在骨缺损处的支架材料不仅起到支持作用，能够保持原有组织的形状，而且还起到模板作用，为骨细胞提供赖以寄宿、生长、分化和增殖的场所，从而实现引导骨再生和控制再生组织的结构的目的。此外，支架材料在体内的降解过程中可不断溶解出钙、磷离子，促进矿化沉积过程，缩短骨折愈合时间。目前研究和临床应用的GTR/GBR膜的种类很多，按生物降解性能分为可吸收膜和不可吸收膜两大类。不可吸收膜首先被用于引导组织再生，这类材料具有很强的生物惰性，性质稳定，不与组织发生反应，但因其不能被组织吸收，需要在植入人体后4~6周后进行二次手术取出，增加了创伤的机会，因而难以被患者接受，临床治疗效果也不理想，因此逐渐被可吸收膜所取代。可吸收性膜材料具有生物相容性好、无抗原干扰、无需第二次手术取出、降解时间可以调控、可直接参与组织修复以及固有的网状结构可引导细胞生长等特点，成为较为理想的骨引导再生膜材料。理想的GTR/GBR膜应当具备以下特点：（1）良好的生物相容性和与组织再生匹配的降解速率；（2）良好的通透性，发挥阻隔作用的同时还能保证营养物质的供应和组织新陈代谢的进行；（3）适宜的力学强度和临床可操作性；（4）能够缓慢释放活性物质促进新骨形成。从材料学角度上讲，单一的材料和单一的结构是无法同时满足上述各项要求的，因此临床现有的引导组织再生膜材料均采用了多层复合结构。目前临床所用的主要是以胶原或人工高分子为主要材料的可吸收膜。胶原膜具有以下优点：（1）它是结缔组织的主要成分，参与组织代谢；（2）对成纤维细胞有较高的诱导性；（3）有抑制上皮细胞移动的特性；（4）弱抗原性；（5）有止血作用。目前应用较多的是猪皮胶原膜，由于胶原多经纯化处理，一般不易引起排斥反应。此外，胶原膜一般在植入体内8周后逐渐被机体吸收，免去二次手术之苦。实验证实，将胶原膜用于鼠上颔骨缺损的引导骨再生修复，不仅可以起到阻隔纤维组织的作用，还能够促进骨的再生并参与诱导成骨分化。骨组织有很强的再生能力，当骨组织发生断裂或缺损时，首先在受损区形成血肿，进而转变为肉芽，纤维组织机化，形成纤维软骨，随着矿物质沉积的进行和血管的长入，成骨细胞也随之长入，合成胶原纤维并重整新生的骨组织，最终完成整个再生过程。能否完全愈合与受损区的间隙大小有关，如果间隙过大，成骨细胞难以爬过间隙而不能发生正常的愈合过程，仅由纤维组织充填，这种情况下骨折或骨缺损将难以愈合，需要使用支架材料进行充填以协助骨愈合的完成。根据材料来源的不同，可以将骨再生支架材料分为自体骨、同种异体骨、异种骨、脱钙骨基质和人工合成骨等。异体骨在体内有可能引发排异反应；自体骨符合骨组织修复的要求，但是有限的来源使其不能广泛应用于临床；而人工合成骨，如磷酸三钙等，由于材料本身的特性，很难满足承载细胞所需要的结构，这些材料难以满足临床修复的需要。随着组织工程学的快速发展，应用组织工程学原理进行骨修复，已成为目前研究的热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有骨再生材料机械强度差的问题，提供了一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将乳酸和羟基乙酸混合均匀，进行抽真空处理，即得混合物，将混合物进行搅拌并降温处理，即得反应物A，在反应物A中加入氯化亚锡，继续搅拌30～40min，即得混合物A，将混合物A进行抽真空反应处理，冷却至室温，即得前驱体物料；（2）按体积比7∶3将四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，即得混合溶液，按质量比1∶5将前驱体物料和混合溶液混合均匀后，过滤即得纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝处理，即得基体纤维；（3）将基体纤维浸泡在质量分数为2%高碘酸钠溶液中，避光搅拌处理，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3～5次，即得洗涤沉淀，将洗涤沉淀浸泡在质量分数为1%丙三醇溶液中1～2h后，取出并浸泡在去离子水中20～24h，脱水，即得预处理基体纤维；将预处理基体纤维浸泡在质量分数为80%胶原蛋白溶液中，浸泡处理，过滤即得滤渣，将滤渣置于温度为80～90℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温即得半成品，将半成品置于去离子水中浸泡1天，脱水，即得改性基体纤维；（4）取改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水、胶原纤维束，将改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水混合，在搅拌速度为200～300r/min下搅拌10～20min，即得混合浆料，在混合浆料中加入胶原纤维束，继续搅拌20～25min，即得基体浆料，将基体浆料进行打印处理，即得高强度复合引导组织骨再生材料。步骤（1）所述的抽真空处理步骤为：按质量比9∶1将乳酸和羟基乙酸混合均匀，在压力为4000～4500Pa下抽真空5～10min。步骤（1）所述的搅拌并降温处理步骤为：将混合物在温度为60～65℃，搅拌速度为500～600r/min下搅拌1～2h，即得反应物，将反应物降温至25～27℃，通入氮气5～10min。步骤（1）所述的氯化亚锡和反应物A的质量比为1∶5。步骤（1）所述的抽真空反应步骤为：将混合物A抽真空至400～450Pa，温度为65～70℃下反应8～10h。步骤（2）所述的静电纺丝处理：将纺丝液在电压为18～20kV，矩形钢板作为接收装置，针头与钢板的接收距离为20～25cm的条件下进行静电纺丝。步骤（3）所述的避光搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将基体纤维浸泡在质量分数为2%高碘酸钠溶液中，在温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n（1）将乳酸和羟基乙酸混合均匀，进行抽真空处理，即得混合物，将混合物进行搅拌并降温处理，即得反应物A，在反应物A中加入氯化亚锡，继续搅拌30～40min，即得混合物A，将混合物A进行抽真空反应处理，冷却至室温，即得前驱体物料；/n（2）按体积比7∶3将四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，即得混合溶液，按质量比1∶5将前驱体物料和混合溶液混合均匀后，过滤即得纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝处理，即得基体纤维；/n（3）将基体纤维浸泡在质量分数为2%高碘酸钠溶液中，避光搅拌处理，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3～5次，即得洗涤沉淀，将洗涤沉淀浸泡在质量分数为1%丙三醇溶液中1～2h后，取出并浸泡在去离子水中20～24h，脱水，即得预处理基体纤维；将预处理基体纤维浸泡在质量分数为80%胶原蛋白溶液中，浸泡处理，过滤即得滤渣，将滤渣置于温度为80～90℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温即得半成品，将半成品置于去离子水中浸泡1天，脱水，即得改性基体纤维；/n（4）取改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水、胶原纤维束，将改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水混合，在搅拌速度为200～300r/min下搅拌10～20min，即得混合浆料，在混合浆料中加入胶原纤维束，继续搅拌20～25min，即得基体浆料，将基体浆料进行打印处理，即得高强度复合引导组织骨再生材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将乳酸和羟基乙酸混合均匀，进行抽真空处理，即得混合物，将混合物进行搅拌并降温处理，即得反应物A，在反应物A中加入氯化亚锡，继续搅拌30～40min，即得混合物A，将混合物A进行抽真空反应处理，冷却至室温，即得前驱体物料；
（2）按体积比7∶3将四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，即得混合溶液，按质量比1∶5将前驱体物料和混合溶液混合均匀后，过滤即得纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝处理，即得基体纤维；
（3）将基体纤维浸泡在质量分数为2%高碘酸钠溶液中，避光搅拌处理，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3～5次，即得洗涤沉淀，将洗涤沉淀浸泡在质量分数为1%丙三醇溶液中1～2h后，取出并浸泡在去离子水中20～24h，脱水，即得预处理基体纤维；将预处理基体纤维浸泡在质量分数为80%胶原蛋白溶液中，浸泡处理，过滤即得滤渣，将滤渣置于温度为80～90℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温即得半成品，将半成品置于去离子水中浸泡1天，脱水，即得改性基体纤维；
（4）取改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水、胶原纤维束，将改性基体纤维、聚丙烯酰胺、去离子水混合，在搅拌速度为200～300r/min下搅拌10～20min，即得混合浆料，在混合浆料中加入胶原纤维束，继续搅拌20～25min，即得基体浆料，将基体浆料进行打印处理，即得高强度复合引导组织骨再生材料。


2.根据权利要求1所述的一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的抽真空处理步骤为：按质量比9∶1将乳酸和羟基乙酸混合均匀，在压力为4000～4500Pa下抽真空5～10min。


3.根据权利要求1所述的一种高强度复合引导组织骨再生材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌并降温处理步骤为：将混合物在温度为60～65℃，搅拌速度为500～600r/min下搅拌1～2h，即得反应物，将反应物降温至25～27℃，通入氮气5～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小强，
申请(专利权)人：陈小强，
类型：发明
国别省市：福建;35