仿生化梯度支架及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种仿生化梯度支架及其制备方法，所述仿生化梯度支架包括由内向外依次设置的内衬块、支撑层、载药层以及黏附层，所述内衬块和所述支撑层内均混合有纳米羟基磷灰石，且所述内衬块的纳米羟基磷灰石含量大于所述支撑层内纳米羟基磷灰石含量，所述载药层内混合有阿司匹林，所述黏附层用于降低阿司匹林的释放速率。本发明专利技术提供的仿生化梯度支架及其制备方法彼此协同作用高度模拟微环境，可提高骨再生速率；根据实际的骨缺损面积灵活调节每层的厚度，提高机械刺激但不影响骨再生进程；外层较软吸引细胞攀附，内层提供足够的力学支撑，整合了骨再生的力学和药理需求；实现药物长期缓释；可以实现载药层的单向释放。可以实现载药层的单向释放。可以实现载药层的单向释放。

【技术实现步骤摘要】
仿生化梯度支架及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物支架
，具体涉及一种仿生化梯度支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶类生物支架材料作为目前促进骨再生、修复骨缺损的研发热点，能够高度模拟天然的细胞外微环境，促进骨组织再生矿化。现有水凝胶类生物支架均为单一均质网格结构，该结构具有如下缺陷：
[0003](1)内部孔径相同、结构单一，无法积极应对多细胞、血管共同植入，协同生长效果较差。并且伴随水凝胶降解、溶胀的过程，先期构建的理想成骨孔径随之变大，无法长期维持，发挥促成骨效用短暂；
[0004](2)内部负载的药物早期“突释”，即短期大量释放药物，存在发生药物毒副作用风险；药物直接与体内酶类接触，利用率低；由于药物释放过快，药物用量较大，提高成本的同时无法精确给药；
[0005](3)降解速率不可调节，无法针对个体差异任意调节以达到最佳降解速率、精准实现给予骨缺损机械刺激的同时不阻碍骨再生进程这一理想目标；
[0006](4)支架机械强度单一，植入支架无法应对口腔内各向异性的复杂力学环境的要求，且无法同时具备较高的机械强度以支撑应力和较软的支撑表面以吸引细胞黏附。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种仿生化梯度支架及其制备方法，旨在能够促进骨组织再生，实现降解速率可控，提高药物利用率，优化力学支撑效果。
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种仿生化梯度支架，包括由内向外依次设置的内衬块、支撑层、载药层以及黏附层，所述内衬块和所述支撑层内均混合有纳米羟基磷灰石，且所述内衬块的纳米羟基磷灰石含量大于所述支撑层内纳米羟基磷灰石含量，所述载药层内混合有阿司匹林，所述黏附层用于降低阿司匹林的释放速率。
[0009]本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，具有以下效果：
[0010](1)由内圈至外圈依次为内衬块、支撑层、载药层以及黏附层，其中内衬块中纳米羟基磷灰石的含量大于支撑层中纳米羟基磷灰石的含量，由内向外实现梯度递减，孔隙率升高，可同时支持多种细胞长入，伴随新生血管生成，且多孔结构允许分子扩散，彼此协同作用高度模拟微环境，可提高骨再生速率；
[0011](2)可通过调节每层的厚度以及整体的高度，实现降解速率可控，根据实际的骨缺损面积灵活调节每层的厚度，提高机械刺激但不影响骨再生进程；
[0012](3)由内向外纳米羟基磷灰石的含量实现梯度递减，力学强度由内向外逐层减弱，外层较软吸引细胞攀附，内层提供足够的力学支撑，整合了骨再生的力学和药理需求；
[0013](4)黏附层位于载药层的外周，作为载药层的保护层，在本实施例仿生化梯度支架植入初期降低内外浓度差，规避突然大量释放药物的现象，延长药物(阿司匹林)在吸收部
位的作用时间，实现长期缓释；同时由于多层的结构特点，可以实现载药层的单向释放，进一步提高药物的利用率。
[0014]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述内衬块和所述支撑层均由聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶、纳米羟基磷灰石以及超纯水混合形成。
[0015]一些实施例中，所述内衬块和所述支撑层分别采用的纳米羟基磷灰石的质量比例为2:1。
[0016]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述载药层由聚乙烯醇、海藻酸钠、阿司匹林、明胶以及超纯水混合形成；
[0017]和/或，所述黏附层由聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及超纯水混合形成。
[0018]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述内衬块、所述支撑层、所述载药层以及所述黏附层同轴设置，且高度相等。
[0019]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述仿生化梯度支架的截面形状为圆形、矩形、椭圆中的其中之一。
[0020]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种仿生化梯度支架的制备方法，用于制备上述仿生化梯度支架，包括如下步骤：
[0021]S10：混合聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及纳米羟基磷灰石制备出内衬溶液；
[0022]S20：重复所述S10步骤制备出支撑溶液、载药溶液以及黏附溶液，其中，所述支撑溶液中的纳米羟基磷灰石含量大于所述内衬溶液中的纳米羟基磷灰石含量，所述载药溶液中还混有阿司匹林，所述载药溶液和所述黏附溶液中的纳米羟基磷灰石含量为0；
[0023]S30：选取第一模具，所述第一模具上具有第一成型腔，所述第一成型腔的体积等于所述内衬块的体积，将所述内衬溶液浇筑至所述第一成型腔，凝固后形成所述内衬块；
[0024]S40：选取第二模具，所述第二模具上具有第二成型腔，所述第二成型腔的直径与所述第一成型腔的直径差值等于所述支撑层的厚度，将所述内衬块置于所述第二成型腔的中部，并向所述第二成型腔内浇筑所述支撑溶液，凝固后在所述内衬块的外周形成支撑层，所述内衬块和所述支撑层组成第一实体；
[0025]S50：选取第三模具，所述第三模具上具有第三成型腔，所述第三成型腔的直径与所述第二成型腔的直径差值等于所述载药层的厚度，将所述S40步骤得到的所述第一实体置于所述第三成型腔的中部，并向所述第三成型腔内浇筑所述载药溶液，凝固后在所述第一实体的外周形成所述载药层，组成第二实体；
[0026]S60：选取第四模具，所述第四模具上具有第四成型腔，所述第四成型腔的直径与所述第三成型腔的直径差值等于所述黏附层的厚度，将所述第二实体置于所述第四成型腔的中部，并向所述第四成型腔内浇筑所述黏附溶液，凝固后在所述第二实体的外周形成黏附层，组成所述仿生化梯度支架。
[0027]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述S10步骤包括：
[0028]S11：取定量聚乙烯醇，倒入加热至95℃的超纯水中搅拌至均匀，直至聚乙烯醇完全溶解，并冷却至37℃得到聚乙烯醇溶液；
[0029]S12：将定量海藻酸钠置于所述聚乙烯醇溶液中，搅拌至均匀；
[0030]S13：取定量明胶加入超纯水中，维持37℃搅拌至均匀；
[0031]S14：取定量纳米羟基磷灰石加入超纯水中在室温下搅拌至均匀；
[0032]S15：将所述S11步骤、所述S12步骤、所述S13步骤以及所述S14步骤制备的溶液混合在一起，得到所述内衬溶液。
[0033]一些实施例中，所述聚乙烯醇、所述海藻酸钠、所述明胶以及所述纳米羟基磷灰石的质量比例为1:1:2:10。
[0034]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述S60步骤之后还包括：
[0035]将所述仿生化梯度支架循环冻融多次后浸泡于无水氯化钙溶液中，冷冻干燥修整形态后灭菌。
附图说明
[0036]图1为本专利技术实施例提供的仿生化梯度支架的立体结构示意图。
[0037]附图标记说明：
[0038]10
‑
内衬块；
[0039]20
‑
支撑层；
[0040]30
‑
载药层；
[0041]40
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生化梯度支架，其特征在于，包括由内向外依次设置的内衬块、支撑层、载药层以及黏附层，所述内衬块和所述支撑层内均混合有纳米羟基磷灰石，且所述内衬块的纳米羟基磷灰石含量大于所述支撑层内纳米羟基磷灰石含量，所述载药层内混合有阿司匹林，所述黏附层用于降低阿司匹林的释放速率。2.如权利要求1所述的仿生化梯度支架，其特征在于，所述内衬块和所述支撑层均由聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶、纳米羟基磷灰石以及超纯水混合形成。3.如权利要求2所述的仿生化梯度支架，其特征在于，所述内衬块和所述支撑层分别采用的纳米羟基磷灰石的质量比例为2:1。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的仿生化梯度支架，其特征在于，所述载药层由聚乙烯醇、海藻酸钠、阿司匹林、明胶以及超纯水混合形成；和/或，所述黏附层由聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及超纯水混合形成。5.如权利要求1所述的仿生化梯度支架，其特征在于，所述内衬块、所述支撑层、所述载药层以及所述黏附层同轴设置，且高度相等。6.如权利要求1或5所述的仿生化梯度支架，其特征在于，所述仿生化梯度支架的截面形状为圆形、矩形、椭圆中的其中之一。7.一种仿生化梯度支架的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1
‑
6中任一项所述的仿生化梯度支架，包括如下步骤：S10：混合聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及纳米羟基磷灰石制备出内衬溶液；S20：重复所述S10步骤制备出支撑溶液、载药溶液以及黏附溶液，其中，所述支撑溶液中的纳米羟基磷灰石含量大于所述内衬溶液中的纳米羟基磷灰石含量，所述载药溶液中还混有阿司匹林，所述载药溶液和所述黏附溶液中的纳米羟基磷灰石含量为0；S30：选取第一模具，所述第一模具上具有第一成型腔，所述第一成型腔的体积等于所述内衬块的体积，将所述内衬溶液浇筑至所述第一成型腔，凝固后形成所述内衬块；S40：选取第二模具，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志宇，尹璐璐，李绍萍，刘溧博，孙一凡，刘莹，杨雨晴，萧文云登，
申请(专利权)人：河北医科大学口腔医院，
类型：发明
国别省市：