[发明专利]一种骨/软骨组织工程支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨组织工程支架材料及其制备方法。

背景技术

自19世纪以来，骨移植术一直致力于修复由于创伤、肿瘤、感染所造成的大范围骨缺损， 以恢复肢体功能。但该方法存在很多问题，如免疫排斥及供体组织及器官的短缺。随着组织 工程概念的提出，一个理想的策略出现了，即利用细胞与生物支架材料的复合培养人工再造 骨组织，达到修复体内缺损的目的。其中支架材料一方面可作为细胞的载体，将其运送至缺 损部位，另一方面还可提供新骨生长的支架。目前，支架材料的制备方法主要包括：纤维粘 结、溶剂浇铸/粒子滤沥、乳化/冻干、气体发泡、相分离、自组装、快速成型和电纺丝法等。 其中，电纺丝方法可以连续制备纳米或亚微米级超细纤维，在组织工程支架制备方面具有独 特的优势。如Li WJ等人(Li W J，Laurencin C T，Caterson E J，et al.Electrospun nanofibrous structure：A novel scaffold for tissue engineering.J Biomed Mater Res，2002，60(4)：613-621)用聚 乳酸/聚乙醇酸共聚物(PLGA)电纺成了软骨组织工程支架材料，Vacanti JP等人(Shin M， Yoshimoto H，Vacanti J P.In vivo bone tissue engineering using mesenchymal stem cells on a novel electrospun nanofibrous scaffold.Tissue Eng，2004，10(1-2)：33-41)利用电纺丝法技术制备了聚 己内酯(PCL)骨组织工程支架材料。但这些报道中所使用的材料多为合成高分子材料，其 生物相容性与生物降解性还有待进一步提高。

明胶是一种来源丰富，有良好的生物相容性与生物降解性的天然高分子材料，已广泛应 用于药物制剂等领域。Zhang YZ(Y.Z.Zhang，J.Venugopal，Z.-M.Huang，C.T.Lim，et al. Crosslinking of electrospun gelatin nanofibers.Polymer，2006，47：2911-2917)与Chang SK等人 (Chang Seok Ki，Doo Hyun Baek，Kyung Don Gang，et al.Characterization of gelatin nanofiber prepared from gelatin-formic acid solution.Polymer，2005，46：5094-5102)分别用电纺丝技术制 备得到了明胶纳米纤维支架材料。但使用的有机溶剂腐蚀性强、易造成环境污染。另外为了 提高明胶纳米纤维的稳定性，还需用戊二醛蒸汽进行交联，从而导致其生物相容性也降低。 此外，单纯的明胶材料缺乏骨诱导性。CN 200410094895.6公开了一种联合采用溶胶-凝胶和 冷冻干燥方法制备的明胶/壳聚糖-硅氧烷的多孔复合材料，并且证明了该材料具有非常优良生 物相容性、可控的生物降解性、以及优异的生物活性(骨诱导性)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以明胶与3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPSM) 构成纺丝原液，采用电纺丝技术制备具有良好的生物活性(骨诱导性)、稳定性和生物相容性 的骨/软骨组织工程支架材料及其制备方法。

本发明所述的骨/软骨组织工程支架材料为明胶-硅氧烷纳米纤维，其结构式如下：

其组成为明胶、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPSM)和钙盐，按质量比，各组 分的配比为明胶∶3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷∶钙盐为1∶(0.2～2.0)∶(0.01～ 0.1)，明胶-硅氧烷纳米纤维的直径为100～2500nm。

所述的钙盐最好为硝酸钙、草酸钙或海藻酸钙等。

本发明所述的骨/软骨组织工程支架材料的制备方法包括以下步骤：

1)在甲酸溶液中加入明胶，搅拌至明胶充分溶解，得到溶液A；

2)在溶液A中加入钙盐，得到溶液B；

3)将溶液B与3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合，得溶液C；

4)将溶液C加入密闭的容器中，反应至其动力学粘度值＞5000cp，得电纺丝原液；