[发明专利]天然高分子复合多孔纤维支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种天然高分子复合多孔纤维支架及其制备方法，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。

背景技术

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。

致孔剂滤沥法是最常用的多孔支架制备方法，包括溶液浇铸-致孔剂滤沥法，挤出成型-致孔剂滤沥法等。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-粒子滤沥法，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沥法结合，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沥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。WO2010044758-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。WO2007024125-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，本发明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。

发明内容

技术问题：本发明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：本发明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。