一种复合纳米纤维骨支架的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合纳米纤维骨支架的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种复合纳米纤维骨支架的制备方法


[0001]本专利技术涉及医学工程
，更具体的说是涉及一种复合纳米纤维骨支架的制备方法
。

技术介绍

[0002]对许多人来说，骨骼健康一直是一个重要的问题，而骨骼疾病往往是由创伤
、
感染
、
关节炎
、
肿瘤
、
骨质疏松和骨坏死等引起的
。
在过去的几十年里，为了恢复缺损骨的结构和功能，人们专利技术了多种治疗方法，如自体骨移植
、
异种骨移植和人工替代品，但由于移植排斥等缺陷，骨缺损再生是临床实践中的一个主要挑战
。
基于陶瓷
、
聚合物和金属等合成材料的人工生物材料在治疗骨缺损方面比自体移植和同种异体移植更具优势
。
然而，由于天然材料具有生物相容性
、
化学功能
、
生物降解性及成本效益与批量生产的特点，它们在组织工程的实际应用中显示出了潜力
。
细菌纤维素
BC
不仅其三维纳米网络结构类似于骨
3D
细胞外基质蛋白，而且
BC
的生物相容性
、
血液相容性
、
机械强度
、
高吸水性与保水性及非免疫原性等独特特性，尤其高吸水性与保水性有利于营养物质供给支架中细胞的生长所需
。
另外，
BC
具有湿态下优异的力学性能以及能够作为合成羟基磷灰石r/>HA
的生物模板
。BC
在模拟体液中能够迅速诱导
HA
的合成
。
合成的
HA
具有天然的骨传导性与骨整合能力，骨传导性为血管的长入和新骨的形成提供支架，骨整合特性实现支架与骨组织支架的无纤维结缔组织界面层的直接接触，支架植入后不会发生松动失效
。
这些特征表明其为骨组织工程中应用前景广阔的生物材料
。
尽管如此，但
BC
纳米纤维膜网络小孔径
(0.05
～5μ
m)
结构限制了细胞渗透及营养物质传输，而且无抗菌特性的
BC
影响术后抗感染及术后伤损处的愈合速度
。
[0003]BC
纳米纤维在形状和分子结构上模拟天然胶原纤维的特性，具有比胶原更高的力学性能，但与胶原相比，后者表现出比
BC
膜更高的细胞分化能力
。
细胞分化能力决定伤损处的愈合速度
。
通过负载多种细胞生长因子能够促进骨支架的细胞分化能力，但添加外来的细胞因子可能带来细胞毒性
、
基因毒性以及诱变作用
。
因此，让植入体本身具备优异的细胞分化能力与抗菌性是对术后愈合与抗术后感染的一种十分有效的手段
。
[0004]来源于猪小肠的粘膜下层
SIS
基质膜主要成分为胶原，且该胶原仿生了骨胶原的形状与分子结构，主要由有序排列的Ⅰ型胶原纤维组成，这种三维纳米网络结构类似骨
3D
细胞外基质蛋白
。
抗菌性方面
SIS
含有抗菌肽，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有活性，能够抑制细菌污染
。
且其能够抗微生物活性，体内可降解
。
另外，
SIS
具有良好的生物活性，其上分布有粘多糖
、
蛋白聚糖
、
糖蛋白
、
肝素
、
纤连蛋白和各种功能的生长因子，包括基本成纤维细胞生长因子
(bFGF)、
表皮生长因子
(EGF)、
转化生长因子
factor
‑
β
(TGF
‑
β
)、
血管内皮生长因子
(VEGF)、
胰岛素样生长因子
‑1和神经生长因子等，它们有利于细胞的黏附
、
增殖与分化，尤其不用考虑添加外来的细胞因子可能带来细胞毒性
、
基因毒性以及诱变作用
。
由于
SIS
是生长因子的载体，能够加速伤损处愈合过程，适合用作组织工程支架材料
。SIS
的多孔微结构孔从
20
μ
m
到
30
μ
m
不等，有利于营养物质的运输和氧气扩散，是维持细胞生存和增殖所必需的
。
完全脱细胞
SIS
在动物实验和临床应用中已被证明是无免疫原性的
。SIS
的可再
吸收性支持细胞快速浸润和宿主组织向内生长，它通过招募内皮细胞和内皮祖细胞来诱导血管生成，促进组织再生
。SIS
具有自然设计的架构，提供了一个可以容纳细胞并支持细胞三维
(3D)
生长的物理支持，从而促进三维组织形成，生成所需的组织替代物
。
移植人类骨髓间充质干细胞在
SIS
基质膜能大大增加它们的治疗潜力，并且
SIS
与
BC
一样，作为合成
HA
的生物模板，在模拟体液中能够迅速诱导
HA
的合成，在骨再生组织工程应用方面具有很大的潜力
。
[0005]受蚌类黏附蛋白的启发，多巴胺
(3
，4‑
二羟基苯乙胺
)
被发现能在碱性
pH
条件下自聚合，并在几乎所有有机
、
无机基体上形成具有强黏附作用的膜
。
多巴胺对基体材料表面的附着行为来源于多巴胺的邻苯二酚和氨基官能，这种结构可以和有机
‑
无机表面建立共价和非共价的相互作用，从而使聚多巴胺膜强力附着在一切材料的表面
。
聚多巴胺膜具有优异的成膜性能及生物相容性，不会阻碍细胞的生长和分化
。
通过聚多巴胺复合
BC
粉末与
SIS
，不仅打破了限制了细胞渗透及营养物质传输的
BC
纳米纤维膜的网络小孔径
(0.05
～5μ
m)
结构，而且发挥了
BC
高的吸水率与保水性与优异的湿态力学，又能够克服
BC
无抗菌性的不足，而且
SIS
自携带有利于细胞的黏附
、
增殖与分化的多种细胞生长因子，不用考虑添加外来细胞生长因子可能带来细胞毒性
、
基因毒性以及诱变作用
。BC
与
SIS
均为
HA
合成的生物模板，二者复合具有提升骨支架骨传导与骨整合的潜能
。
制备得到
BC/SIS...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合纳米纤维骨支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将活化后的细菌菌株接入种子培养基中培养，得到种子液，将种子液接入发酵培养基中发酵得到
BC
膜，取出
BC
膜清洗，备用；步骤2：将步骤1清洗后的
BC
膜冷冻干燥，液氮预冷后研磨成粉末，消毒，制得
BC
膜粉末；步骤3：将多巴胺溶液调节
PH
值为
10
，形成聚多巴胺溶液；步骤4：将所述
BC
膜粉末超声分散于所述聚多巴胺溶液中，得
BC
的聚多巴胺溶液；步骤5：取猪近端空肠，除去结缔组织和肠内残留杂质，之后脱除肠上皮细胞，再除去浆膜
、
平滑肌组织，获得小肠黏膜下层组织；步骤6：将所述小肠黏膜下层组织放置在
0.1
％的过氧乙酸的乙醇溶液中浸泡
2h
，其中乙醇溶液浓度为
20
％；之后
PBS
润洗
15min
，各2次；无菌水润洗2次，每次
15min
；冷冻封装，消毒制得生物基质膜
SIS
；步骤7：将所述生物基质膜
SIS
置于所述
BC
的聚多巴胺溶液中过夜，随后冷冻干燥，得到复合纳米纤维骨支架
。2.
如权利要求1所述的一种复合纳米纤维骨支架的制备方法，其特征在于，所述细菌菌株为木醋杆菌
。3.
如权利要求1所述的一种复合纳米纤维骨支架的制备方法，其特征在于，所述种子培养基包括如下质量浓度的组分：葡萄糖
20g/L、
酵母粉
5g/L、
蛋白胨
5g/L、
柠檬酸
1g/L
和磷酸氢二钠
5g/L
，
PH
值为7；所述发酵培养基包括如下质量浓度的组分：葡萄糖
20g/L、
酵母粉
5g/L、
蛋白胨
5g/L、
柠檬酸
1g/L
和磷酸氢二钠
5g/L
，
PH
值为
7。4.
如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞铁荣，邢宏运，邢一博，梁彬，龙笑，
申请(专利权)人：西南医科大学附属医院，
类型：发明
国别省市：