本发明专利技术公开了一种超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架的制备方法，属于生物医学材料领域。该制备方法包括以下步骤：１）根据修复缺损情况，确定待制备支架的材料和结构；２）制备各层支架，等待溶剂挥发，浆料逐渐变干成型；３）将成型物置于通风处，等待残留溶剂完全挥发后脱模；４）取出成型物，进行干燥，即得超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架。使用该方法可制备厚度适合于关节骨软骨修复的超薄多孔叠层复合支架，制备的支架力学性能良好，生物相容性好，降解速率可控，能适应成骨细胞和软骨细胞共同培养及特异性生长因子的复合，可同时进行关节软骨组织和软骨／骨组织综合缺损的修复。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学材料领域，具体涉及用于关节骨软骨缺损修复的多孔叠层组织工程 复合支架的制备方法。
技术介绍
关节软骨缺损是很常见的疾病，由于关节软骨特殊的组织结构及生物学特性，虽然已知 有许多治疗关节软骨缺损的方法，但是所有这些方法都不能达到满意的修复效果。组织工程 技术的出现使软骨组织缺损的修复成为可能。其基本原理是，将体外分离培养的软骨组织细 胞接种到具有一定空间结构和良好生物相容性的三维支架上，同时辅以特殊的生长因子，然 后将细胞-支架的复合体在体外培养一定时间后再植入体内，随着细胞的增殖，支架材料不 断降解，被细胞外基质代替，逐渐形成具有正常功能的组织。其中，支架是组织工程的关键 要素之一。由于骨软骨具有多层结构，由外向里包含软骨层、钙化软骨层、软骨下骨层以及 骨组织，软骨损伤可能涉及钙化软骨、软骨下骨甚至骨组织，因此要根据需要选择降解速率 可控且能同时修复多层组织的多孔叠层支架，该支架具有多层结构，且各层的性能应能适应 对应层组织的修复。该支架还应具有较高的孔隙率，以适合细胞的生长和增殖，以及营养物 质和代谢废物的输送。据相关文献报导，人体膝关节内外侧关节面软骨的厚度为1.5 3毫米(D. E. T. Shepherd, B. B. Seedhom. Thickness of human articular cartilage in joints of the lower limb. Ann. Rheum. Dis. 1999， 58: 27-34)，由于骨软骨缺损可能涉及软骨下骨甚 至骨组织，因此用于修复关节骨软骨损伤的支架材料的厚度应为2 4毫米。目前，由于技术 所限，国内外研制的多孔叠层复合软骨组织工程支架的厚度均远大于修复骨软骨缺损所需要 的厚度，通常超过6毫米，甚至达到9毫米(S. Ghosh等，Bi-layered constructs based on poly(X-lactic acid) and starch for tissue engineering of osteochondral defects, Materials Science and Engineering C， 2008， 28: 80-86)，用于缺损修复会导致较大创 伤。在常规的多孔叠层复合支架制备工艺中，支架的各层被分别制备，再被叠加起来并进行 一定的粘合，形成叠层支架。在这样的制备工艺中，层与层之间结合强度较差、孔隙连通性差，且多孔的各层必须具备一定的厚度以维持其结构、形貌和一定的强度。据相关文献报导 ，多孔单层复合支架的厚度无法做到小于l. 5毫米(A皿a Tampieri等，Design of graded biomimetic osteochondral composite scaffolds, Biomaterials， 2008， 29: 3539-3546 )，因此，按照上述的常规制备工艺，多孔双层复合支架的厚度无法做到小于3毫米，具有 三层或三层以上结构的多孔叠层支架的整体厚度更无法达到修复关节骨软骨损伤所需的2 4毫米。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述问题而提供一种超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架的制备 方法。使用该方法可制备厚度适合于关节骨软骨修复的超薄多孔叠层复合支架。 本专利技术所采用的技术方案是，该制备方法包括以下步骤1) 根据修复缺损情况，确定待制备支架的材料和结构；2) 将制备第一层支架的有机材料溶于溶剂中，所用溶剂为易挥发溶剂，待有机材料完 全溶解后，再加入无机材料，搅拌形成均匀的混合浆料，再将此混合浆料倒在一个平底模具 中，使浆料均匀平铺于模具底部，然后置于有利于溶剂挥发的环境中，等待溶剂挥发，挥发 时间为O. 5 12小时，混合浆料逐渐变干成型；3) 按照步骤2)的操作，制备第二层支架的混合浆料，将混合浆料直接倒在已制备成型 的第一层支架上，并使浆料平铺均匀，然后置于有利于溶剂挥发的环境中，等待溶剂挥发， 浆料逐渐变干成型；4) 按照步骤3)的操作，逐层制备第三至第N层支架(NS 2);5) 将成型物置于通风处，等待残留溶剂完全挥发后脱模；6) 取出成型物，进行干燥，即得超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架。优选地，所述步骤2)至步骤4)中可加入致孔剂，其具体步骤为将致孔剂与无机材料 混合均匀，再加入有机材料的溶液中，搅拌形成均匀的混合浆料。优选地，所述加入致孔剂的具体步骤为将无机材料加入有机材料的溶液并搅拌均匀之后，再加入致孔剂，搅拌形成均匀的混合浆料。进一步地，所述步骤2)至步骤4)中加入致孔剂后，步骤5)中的成型物需要用纯水进 行浸泡，除去致孔剂。进一步地，所述某一层的制备过程中，所用溶剂的量能够完全溶解制备该层所用的有机材料，且制备该层所用的无机材料不溶于该溶剂，但无机材料必须均匀分散于混合流动相中 进一步地，所述无机材料占各层支架的质量百分比为0% 60%。优选地，所述有机材料为人工合成聚合物材料或天然聚合物材料，或者是工合成聚合物 材料和天然聚合物材料的混合。更优选地，所述人工合成聚合物材料为聚乳酸(聚丙交酯，polylactic acid， PLA)、 聚羟基乙酸(聚乙交酯、聚乙醇酸，polyglycolic acid， PGA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly (lactic-co-glycolic acid) ， PLGA)、聚己内酉g (polycaprolactone， PCL)、聚酉先 胺(polyamide， PA)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)。更优选地，所述天然聚合物材料为丝素蛋白(fibroin)、胶原(collagen)、壳聚糖 (chitosan)、透明质酸(haluronic acid， HA)。 优选地，所述无机材料为钙磷系列活性生物材料。更优选地，所述钙磷系列活性生物材料为羟基磷灰石(hydroxyapatite， HA) 、 a磷酸 三!丐(a-tricalcium phosphate, a-TCP) 、 {3磷酸三!丐({3-tricalc ium phosphate, {3 -TCP)、磷酸四钙以及元素掺杂改性钙磷生物材料。进一步地，所述致孔剂为固体颗粒，粒径为30 500微米，所使用的致孔剂不溶于制备 该层时使用的溶剂，但溶于水。优选地，所述纯水为蒸馏水、去离子水或反渗透水。本专利技术具有以下优点利用本专利技术可制备出厚度适合于关节骨软骨修复的超薄多孔叠层复合支架，制备的支架 力学性能良好，生物相容性好，降解速率可控，能适应成骨细胞和软骨细胞共同培养及特异 性生长因子的复合，可同时进行关节软骨组织和软骨/骨组织综合缺损的修复。具体实施方式 实施例l制备厚度为l. 5毫米的锌羟基磷灰石/聚乳酸双层复合支架。所用模具为一内径为60mm的 圆柱形平底玻璃容器。所用有机材料为左旋聚乳酸(PLLA，分子量50000);所用无机材料 为含锌纳米羟基磷灰石(nano-Zn-HA，针状颗粒，长80 120nm，宽20 50nm);所用溶剂 为丙酮(C3H60);所用致孔剂为氯化钠(NaCl，分为粒径50 200y m和粒径200 300y m两 种)。欲制备的叠层支架厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤： １）根据修复缺损情况，确定待制备支架的材料和结构； ２）将制备第一层支架的有机材料溶于溶剂中，所用溶剂为易挥发溶剂，待有机材料完全溶解后，再加 入无机材料，搅拌形成均匀的混合浆料，再将此混合浆料倒在一个平底模具中，使浆料均匀平铺于模具底部，然后置于有利于溶剂挥发的环境中，等待溶剂挥发，挥发时间为０．５～１２小时，混合浆料逐渐变干成型； ３）按照步骤２）的操作，制备第二层支架的 混合浆料，将混合浆料直接倒在已制备成型的第一层支架上，并使浆料平铺均匀，然后置于有利于溶剂挥发的环境中，等待溶剂挥发，浆料逐渐变干成型； ４）按照步骤３）的操作，逐层制备第三至第Ｎ层支架（Ｎ≥２）； ５）将成型物置于通风处，等待 残留溶剂完全挥发后脱模； ６）取出成型物，进行干燥，即得超薄多孔叠层梯度组织工程复合支架。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张胜民，仇志烨，黄浩，周磊，王深琪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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