本发明专利技术公开了一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法。包括：制备软骨修复支架的石蜡负型。以石蜡负型为模板，选取能分泌细菌纤维素的菌株发酵培养。发酵产物经石蜡脱除、纯化和脱水浸渍处理得到含CaCl2水溶液重量百分比为30～50%的细菌纤维素水凝胶软骨修复支架。将聚乙烯醇溶解于Na2HPO4水溶液中，得到混合溶液A。采用浸渍法使混合溶液A进入细菌纤维素水凝胶软骨修复支架内部，得到的产物经冷冻-解冻数次，γ-射线辐照处理得到一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架材料。本发明专利技术制备的复合水凝胶具有适合的外观形貌和多孔结构、良好的力学性能和生物活性，可作为组织工程支架材料应用于软骨组织修复中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物材料复合制备领域，特别涉及一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法。
技术介绍
软骨缺损很难自我修复，给患者造成很大的痛苦。软骨缺损的修复是困扰临床治疗的棘手问题，在世界范围内这类患者人数众多，且随着社会老龄化加剧，软骨缺损发病率呈现日益增长的趋势。临床上对 软骨缺损修复主要采用自体、异体软骨移植和关节假体置换。自体软骨移植由于软骨组织的来源有限，极大地限制了此法在临床上的应用。同种异体软骨移植虽然软骨组织来源充足，但此法存在一定的免疫排斥问题；另外，移植软骨与相邻软骨间能否达到牢固结合仍然是未完全解决的难题。传统的人工关节置换使用年限短，且随着使用年限的增长，容易产生材料失效、老化等问题；近年来，随着组织工程技术的发展，组织工程化软骨被认为是最有应用前景的软骨修复方法。组织工程软骨修复是以软骨组织修复支架为载体，结合软骨种子细胞、生长因子，通过体内或体外培养构建软骨组织。在这一过程中软骨组织修复支架具有重要作用，它为细胞、组织的重建提供了必要的三维空间和力学支持，起到模拟细胞外基质的作用；具有良好的组织相容性，适合的孔径和孔隙率，利于软骨细胞的增殖和黏附，以及营养物质的渗入和细胞代谢产物的排出；具有良好的生物活性，能够使修复重建的软骨组织与底层自体骨牢固结合。因此需要软骨组织修复支架具有良好的生物活性，适合的力学性能，理想的三维微观结构，且具有与正常软骨组织相符的宏观形貌。聚乙烯醇(PVA)水凝胶是亲水性聚乙烯醇大分子经交联后形成的网络状结构的水溶胀体。PVA水凝胶具有稳定的化学性质、良好的物理机械性能、易于成型、与人体组织良好的生物相容性，尤其是PVA水凝胶与人体组织性能相似的物理性质、对水分子等优异的透过性、适宜的扩展性、良好的柔韧性等，这些特性使PVA水凝胶可以用作伤口敷料、药物释放载体、人造组织、组织工程等生物医学领域。近年来研究证实PVA水凝胶具有和人体关节软骨类似的生物力学性质和良好的生物相容性，植入人体后能重建平滑的软骨面，减轻磨损，部分替代关节软骨，延缓或阻止创伤性骨关节炎的发生，是一种理想的关节软骨替代材料。但与人关节软骨相比PVA水凝胶没有生物活性，影响软骨的固定和修复功能，且PVA水凝胶的力学强度较弱，作为组织工程支架使用时很难控制其外观形貌和微观结构。因此为改善PVA水凝胶的性能，本专利技术将PVA水凝胶与具有优异的赋型能力和力学性能的细菌纤维素水凝胶复合，并通过反应加入具有良好生物活性的羟基磷灰石。细菌纤维素(BC)作为一种优良的生物材料，在湿润状态下形成的细菌纤维素水凝胶具有其独特的物理、化学性能:其具有天然的三维纳米网络结构；良好的力学性能；高亲水性，良好的透气、吸水、透水性能:优异的赋型能力，可以在细菌纤维素培养时精确控制其外观形貌和微观结构。同时，细菌纤维素还具有良好的体内、体外生物相容性和良好的生物可降解性。研究表明，细菌纤维素水凝胶优异的力学性能(拉伸模量和弹性模量)可以达到与正常软骨相似的水平；同时软骨细胞在细菌纤维素上表现出高水平的生长，并且可以维持软骨分化、支持软骨细胞的迁移增殖。羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷，具有良好的生物相容性、界面生物活性和骨传导性、骨结合能力。在组织工程软骨修复中能够使重建的软骨组织与底层自体骨牢固结合。本专利采用计算机断层扫描技术、三维快速成型技术、菌株/石蜡混合发酵技术并且将羟基磷灰石的制备与冷冻-解冻法结合，制备出一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架。该组织工程软骨修复支架具有PVA水凝胶网络状结构与BC水凝胶网络结构形成的互穿网络结构，同时羟基磷灰石颗粒均匀镶嵌在互穿网络结构内部；得到的支架具有与正常软骨组织相符的宏观形貌和力学性能，良好的生物活性，以及理想的三维多孔结构。本专利技术工艺简单、成本低、无污染，制备的复合水凝胶组织工程软骨修复支架可作为组织工程支架材料应用于关节软骨修复、半月板修复等软骨组织修复中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法。涉及一种生物材料复合制备领域。本专利技术工艺简单、成本低、无污染，且制备的复合水凝胶组织工程软骨修复支架具有适合的外观形貌和多孔结构、良好的力学性能和生物活性，可作为组织工程支架材料应用于关节软骨修复、半月板修复等软骨组织修复中。本专利涉及的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法。包括: (O 采用计算机断层扫描技术对预期修复的软骨组织经行扫描，获得软骨组织三维结构的数字模型，利用数字模型设计支架材料内部的三维多孔结构，通过布尔运算得到其负型。利用三维快速成型技术，采用三维快速打印机，以石蜡粉末为成型材料，制得软骨修复支架的石蜡 负型。(2) 细菌纤维素发酵:选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液，然后将种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的石蜡负型上，加入发酵培养基培养6 14d。(3) 发酵产物经石蜡脱除、纯化处理和脱水浸溃处理得到含CaCl2水溶液重量百分比为30 50%的细菌纤维素水凝胶软骨修复支架。将聚乙烯醇溶解于Na2HPO4水溶液中，得到混合溶液A。采用浸溃法，使混合溶液A进入细菌纤维素水凝胶软骨修复支架内部，得到的产物经冷冻-解冻数次，Y-射线辐照处理得到一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架。作为优选的技术方案: 其中，如上所述的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的设计支架材料内部的三维多孔结构为每5mmX5mm的加工平面上呈nXn阵列式的微孔，微孔直径为200 500Mffl，微孔间距不小于200Mffl。计算机模拟技术设计的三维多孔结构，通过石蜡负型、发酵培养将最终影响组织工程软骨修复支架内部的三维多孔结构。在组织工程培养过程中，适合的孔径和孔隙率，利于软骨细胞的增殖和黏附，以及营养物质的渗入和细胞代谢产物的排出。因此在支架材料多孔结构设计时可以通过调节三维多孔的数量、位置以及微孔的孔径，控制三维多孔支架的孔径和孔隙率。如上所述的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的能分泌细菌纤维素的菌株是木醋杆菌、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属或固氮菌属中的一种或几种。如上所述的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的菌株/石蜡混合发酵方法为:将菌株浓度为50 95%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在石蜡负型上，10 20min后加入发酵培养基，发酵培养温度为20 30°C，时间为6 14d。如上所述的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的石蜡脱除、纯化处理方法为:在50 70°C的温度下，发酵产物分别在蒸馏水、异丙醇和无水乙醇中浸泡5 IOmin,然后在70 100°C的温度下，在重量百分比为4 8%的NaOH水溶液中洗涤4 6h，再用蒸馏水反复冲洗至中性。以除去石蜡、细菌纤维素上的菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。如上所述的一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的脱水浸溃处理方法为，细菌纤维素经高速离心、真空脱水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，包括：(a)采用计算机断层扫描技术对预期修复的软骨组织经行扫描，获得软骨组织三维结构的数字模型，利用数字模型设计支架材料内部的三维多孔结构，通过布尔运算得到其负型，利用三维快速成型技术，采用三维快速打印机，以石蜡粉末为成型材料，制得软骨修复支架的石蜡负型；(b)细菌纤维素发酵：选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液，然后将种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的石蜡负型上，加入发酵培养基培养6～14d；(c)发酵产物经石蜡脱除、纯化处理和脱水浸渍处理得到含CaCl2水溶液重量百分比为30～50%的细菌纤维素水凝胶软骨修复支架，将聚乙烯醇溶解于Na2HPO4水溶液中，得到混合溶液A，采用浸渍法，使混合溶液A进入细菌纤维素水凝胶软骨修复支架内部，得到的产物经冷冻?解冻数次，γ?射线辐照处理得到一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架。
【技术特征摘要】
1.一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，包括: (a)采用计算机断层扫描技术对预期修复的软骨组织经行扫描，获得软骨组织三维结构的数字模型，利用数字模型设计支架材料内部的三维多孔结构，通过布尔运算得到其负型，利用三维快速成型技术，采用三维快速打印机，以石蜡粉末为成型材料，制得软骨修复支架的石蜡负型； (b)细菌纤维素发酵:选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液，然后将种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的石蜡负型上，加入发酵培养基培养6 14d ; (c)发酵产物经石蜡脱除、纯化处理和脱水浸溃处理得到含CaCl2水溶液重量百分比为30 50%的细菌纤维素水凝胶软骨修复支架，将聚乙烯醇溶解于Na2HPO4水溶液中，得到混合溶液A，采用浸溃法，使混合溶液A进入细菌纤维素水凝胶软骨修复支架内部，得到的产物经冷冻-解冻数次，Y-射线辐照处理得到一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架。2.如权利要求1，一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的设计支架材料内部的三维多孔结构为每5mmX5mm的加工平面上呈nXn阵列式的微孔,微孔直径为200 500Mm,微孔间距不小于200Mm。3.如权利要求1，一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的能分泌细菌纤维素的菌株是木醋杆菌、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属或固氮菌属中的一种或几种。4.如权利要求1，一种具有生物活性的复合水凝胶组织工程软骨修复支架的制备方法，其特征是:所述的菌株/石蜡混合发酵方法为:将菌株浓度为50 95%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在石蜡负...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟春燕，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：钟春燕，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。