天然高分子复合多孔纤维支架及其制备方法技术

天然高分子复合多孔纤维支架是一种具有球形孔洞与纳米纤维结构的天然高分子支架材料，其中球形孔尺寸为100微米-500微米，纤维结构孔尺寸为500纳米-20微米，天然高分子是明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、葡聚糖中的一种或多种物质的混合物。该支架为块状结构，具有很高孔隙率、良好力学性能和孔隙连通结构，是一种可用于细胞生长及组织修复再生的生物医用材料。天然高分子复合多孔纤维支架的制备方法为：制备并筛选分级得不同直径分布范围的石蜡微球，装入模具预热，将天然高分子溶液倒入模具中浸没石蜡微球并进行冷冻，然后于不同溶剂中发生相分离并洗去致孔剂，将材料真空干燥后即可制得多孔纤维支架材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种，涉及一种可用于细胞生长支架及组织修复再生材料及其制备方法，属于生物医用材料领域。
技术介绍
组织工程支架材料的制备方法是组织工程实现产业化的关键。多孔支架材料(特别是孔隙率高于90% )因其具有相互连通的孔结构，为材料外部和内部同时提供适于细胞的生长分化及其代谢产物与营养物质的交换的环境，被认为是最具有发展前景的组织工程支架材料。致孔剂滤浙法是最常用的多孔支架制备方法，包括溶液浇铸-致孔剂滤浙法， 挤出成型-致孔剂滤浙法等。胡平等通过在支架成型过程中加入致孔剂，并在支架成型后将致孔剂萃取出来，制备了一种组织和器官修复用多孔支架(ZL 00105638.7)。丁建东等采用溶液浇铸_粒子滤浙法，将具有双峰或多峰分布的致孔剂粒子与高分子溶液混合制备多孔支架(ZL 01126477.2)。致孔剂可以是多聚磷酸钠、氯化钠或氯化钾 (ZL 200610016190. 1)，还有以冰颗粒作为致孔剂，通过冷冻干燥法制备多孔支架材料 (200510122920. 1,200610026086. 0)，更有以惰性气体等作为致孔剂制备可植入的多孔支架材料(US2006003179-A1)。相分离法一般通过将溶液冷却到溶剂熔点以下产生相分离， 再由真空干燥制备多孔支架。US5723508-A提供了一种冷冻干燥乳液制备模压多孔支架的方法。相分离法也常与致孔剂滤浙法结合，胡平等对生物相容性聚合物聚(3-羟基丁酸酯)、3_羟基丁酸酯和3-羟基己酸酯共聚物、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸共聚物，提出了一种通过相分离粒子滤浙制备多孔支架的方法(ZL00105637.9)。近年来研究者发现纤维织物常常具有通孔结构，且比表面积大，通过溶剂把纤维层粘接起来，可以形成三维多孔支架。 W02010044758-A1提供了一种用于骨组织工程的生物可吸收支架材料，其支架内部是多孔聚合物纤维，外部是可吸收纤维网。W02007024125-A1、US2008233162-A1提供了一种由静电纺丝技术制备三维多孔纤维支架的方法，该支架可作为粘附细胞的植入材料用于组织修复再生。模仿细胞外基质的组成结构和生物功能，以生物相容性和降解性好的天然高分子蛋白质、多糖或含蛋白质的共混物构建的组织工程支架，具有其它材料不可比拟的优越性。 天然高分子中很多蛋白，如弹性蛋白和胶原蛋白，是细胞外基质的主要成分，是组织支架的重要调节蛋白，影响细胞的粘附、生长、繁殖。纤维蛋白原是凝血系统的重要成分之一，纤维蛋白原在体内经凝血酶作用转变为纤维蛋白发挥其凝血和止血功能，并参与体内一系列病理、生理过程，如炎症、组织损伤、修复等。谷物蛋白则来源广泛、价廉易得，更适合于广泛应用，是近年来倍受关注的一类天然高分子生物材料。透明质酸是以游离形式广泛分布于结缔组织的细胞外基质中的天然高分子多糖，也是细胞外基质的主要成分之一，不仅在维持组织形态和保持组织抗压缩性及张力方面具有重要作用，还对细胞具有多种作用，如保护细胞，影响细胞移动、增殖和分化，影响细胞的吞噬功能，屏蔽细胞膜上的机械感受器等。甲壳素及其衍生物是一种天然高分子线形多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性、促使伤口愈合等特性。因此，构建以天然高分子蛋白质、多糖或含蛋白质的共混物为主要成分的多孔支架，并且该支架存在纳米纤维结构以模拟细胞外基质的微观结构，本专利技术的基于组成和结构仿生的天然高分子复合多孔纤维支架，是较理想的组织工程支架材料。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种具有球形孔洞与纳米纤维结构的天然高分子复合多孔纤维支架，是一种具有很高孔隙率、良好力学性能和孔隙连通结构的天然高分子复合多孔纤维支架。技术方案本专利技术的天然高分子复合多孔纤维支架具有两种孔径分布范围的孔洞，球形孔洞的尺寸为100微米-500微米，纤维结构孔洞的尺寸为500纳米-20微米；复合成该支架的天然高分子包括明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、葡聚糖中的一种或多种物质的混合物。该支架为块状结构，厚度为2毫米-100毫米。该复合多孔纤维支架还包括支架有机成分的添加剂，该添加剂是钙磷盐、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化钾、氧化镁、氧化钙或碳纤维中的一种或多种物质的混合物，添加剂的含量为有机成分质量的 0.01% -10%。该复合多孔纤维支架还包括支架有机成分的添加剂，该添加剂是纤维蛋白、 细胞生长因子、骨生长因子、维生素、多肽或酶中的一种或多种物质的混合物，添加剂的含量为有机成分质量的0.01% -10%。该支架用作组织修复再生材料或凝血材料。本专利技术的的天然高分子复合多孔纤维支架的制备方法依次包括下列步骤1.)将质量浓度0.的聚乙烯醇水溶液倒入熔化的石蜡中，高速搅拌后经标准筛分级得不同直径分布范围的石蜡微球；2.)将步骤1)制备的石蜡微球装入模具，预热1-6小时，将质量浓度0. 1% -30% 的天然高分子溶液倒入模具中浸没石蜡微球，随后置于超低温冰箱中冷冻24小时；3.)取出冻结成块的石蜡微球和天然高分子混合物，浸泡于溶剂中，浸泡时间为 24小时以上，且每隔8小时更换一次溶剂；4.)将所得材料真空干燥后浸泡在正己烷中以洗去材料中的石蜡微球，浸泡时间为24小时以上，将材料真空干燥后即可制得复合多孔纤维支架材料。所述步骤3)中的溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、水或二氧六环中的一种或多种。有益效果本专利技术与现有技术相比，具有如下优点(1)本专利技术通过调整致孔剂石蜡微球的直径和天然高分子溶液的浓度，得到具有球形孔洞与纳米纤维结构的天然高分子复合多孔纤维支架。(2)本专利技术提供的天然高分子复合多孔纤维支架中球形孔洞保证了支架的孔隙连通结构，纳米纤维结构则模拟了细胞外基质的微观结构，在组成和结构上进行仿生，是较理想的组织工程支架材料。(3)本专利技术提供的天然高分子复合多孔纤维支架在具有很高孔隙率的同时保持了良好的力学性能和孔隙连通结构，适于细胞的生长分化及其代谢产物与营养物质的交换， 可以用于细胞、组织培养。(4)本专利技术提供的天然高分子复合多孔纤维支架可以含有无机成分钙磷盐、二氧化硅、二氧化钛、碳纤维等，可以明显改善支架的生物相容性和力学性能等，是较理想的组织修复再生材料，特别是硬组织修复再生材料和创伤凝血材料。(5)本专利技术提供的天然高分子复合多孔纤维支架具有良好的生物降解性，在其有机成分中加入细胞生长因子等添加剂，具有优异的细胞亲和性与生物相容性。(6)本专利技术提供的天然高分子复合多孔纤维支架制备方法中多采用醇、水等无毒无害溶剂，符合环境保护要求，适合于产业化生产。附图说明图1复合多孔纤维支架的照片。图2复合多孔纤维支架的扫描电镜照片，放大倍数X50。图3复合多孔纤维支架的扫描电镜照片，放大倍数X1000。图4复合多孔纤维支架的扫描电镜照片，放大倍数X10000。具体实施例方式本专利技术的一种天然高分子复合多孔纤维支架具有两种孔径分布范围的孔洞，球形孔洞的尺寸为100微米-500微米，纤维结构孔洞的尺寸为500纳米-20微米。该支架为块状结构，厚度为2毫米-100毫米。天然高分子复合多孔纤维支架的制备方法依次包括下列步骤1)将质量浓度0. 1% 的聚乙烯醇水溶液倒入熔化的石蜡中，高速搅拌后经标准筛分级得不同直径分布范围的石蜡微球。2)将步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种天然高分子复合多孔纤维支架，其特征在于该支架具有两种孔径分布范围的孔洞，球形孔洞的尺寸为１００微米－５００微米，纤维结构孔洞的尺寸为５００纳米－２０微米；复合成该支架的天然高分子包括明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、葡聚糖中的一种或多种物质的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种天然高分子复合多孔纤维支架，其特征在于该支架具有两种孔径分布范围的孔洞，球形孔洞的尺寸为100微米-500微米，纤维结构孔洞的尺寸为500纳米-20微米；复合成该支架的天然高分子包括明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、葡聚糖中的一种或多种物质的混合物。2 根据权利要求1所述的天然高分子复合多孔纤维支架，其特征在于该支架为块状结构，厚度为2毫米-100毫米。3 根据权利要求1所述的天然高分子复合多孔纤维支架，其特征在于该复合多孔纤维支架还包括支架有机成分的添加剂，该添加剂是钙磷盐、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化钾、氧化镁、氧化钙或碳纤维中的一种或多种物质的混合物，添加剂的含量为有机成分质量的0. 01%-10%。4.根据权利要求1所述的天然高分子复合多孔纤维支架，其特征在于该复合多孔纤维支架还包括支架有机成分的添加剂，该添加剂是纤维蛋白、细胞生长因子、骨生长因子、维生素、多肽或酶中的一种或多种物质的混合物，添加剂的含量为有机成分质量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚琛，李新松，刘雪峰，李月玲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84