[发明专利]一次冻干制备交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架的方法

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程多孔支架的制备方法，尤其涉及一种一次冻干制备交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架的方法。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，由于其大面积暴露在外界环境中，不可避免地会受到各种各样的损伤如创伤、烧伤、烫伤等。皮肤损伤后自修复能力有限，临床常见的治疗手段包括自体皮移植和异体皮移植等，但由于供体不足和免疫排斥等问题，难以满足临床的需要。随着组织工程和再生医学的发展，组织工程皮肤得到广泛的关注与认可，其中如何构建一种具有可控组成和微结构，适宜的降解速率和机械性能，并可有效支持成纤维细胞粘附与增殖的组织工程多孔支架是关键。

胶原是哺乳动物结缔组织中的主要成分，构成人体约30%的蛋白质，在皮肤中的干重达72％。胶原有19种类型，最常见的是I型、II型和III型。其中I型最丰富，且性能优良，被广泛用于生物医用材料。胶原材料虽然具有无可比拟的生物相容性，但是纯胶原支架存在机械强度较低，降解速率过快等缺点，难以满足组织工程支架的要求。因此，交联处理是构建具有优异理化性能和生物学性能的胶原基组织工程支架的关键；其中戊二醛交联因其简单易操作，交联度可控等特点广泛应用于胶原基组织工程支架的交联处理。

壳聚糖是一种带有多氨基的多糖类物质，其结构和一些性质与细胞外基质的主要成分氨基葡聚糖类似，具有良好的生物相容性和适当的降解性能，无刺激性、无免疫原性、无热源反应，并具有促进创面愈合的功能，而且来源广泛、成本低廉。目前壳聚糖已广泛应用于医用缝合线、创面敷料以及组织工程多孔支架中。

传统的胶原/壳聚糖多孔支架的制备方法往往采用先制备支架，再进行交联处理的工艺。该方法由于涉及两次冷冻干燥过程，易出现支架表面塌陷和内部微结构破坏等问题，而且传统制备方法还存在制备过程繁琐、能耗大、耗时长、批次质量差异性大等缺点，不利于实现胶原/壳聚糖多孔支架的大规模制备和制备工艺的稳定化，也不利于胶原/壳聚糖多孔支架的产业化生产。本发明公开的方法，以天然生物材料胶原和壳聚糖为原料，在胶原/壳聚糖混合溶胀液中直接加入戊二醛溶液，通过一次冷冻-冻干过程即可制备交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架。采用该方法制备的胶原/壳聚糖支架具有力学性能可控、降解速率适宜、生物相容性好等优点，且该方法仅需经过一次冻干处理，因而可有效避免传统制备方法导致的支架塌陷和微结构破坏等问题。该制备方法简单易行、能耗低、节省时间和材料、支架性能稳定，可满足胶原/壳聚糖多孔支架的产业化发展的需要。对推动胶原/壳聚糖多孔支架在组织工程领域的广泛应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以来源广泛的天然生物材料—胶原和壳聚糖为原料，简便易行制备交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架的方法，以获得具有可控力学性能、适宜降解速率、良好生物相容性的组织工程多孔支架。

本发明的一次冻干制备交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架的方法，包括以下步骤：

（1）在酸性条件下分别配制质量浓度为0.5%的胶原溶液和壳聚糖溶液，将胶原溶液和壳聚糖溶液按体积比9:1混合，搅拌均匀，得到胶原/壳聚糖混合溶胀液，向该混合溶胀液中注入质量浓度为2.5%的戊二醛溶液，使溶液中戊二醛的最终浓度达到0.02%—0.5%，然后在37 ^oC下搅拌反应4小时，将反应后的胶原/壳聚糖混合溶胀液注射于模具中，在-20 ^oC冷冻0.5—3小时后，冻干，得到交联的胶原/壳聚糖多孔支架，所说的交联浓度是指戊二醛在混合溶胀液中的质量浓度，采用公式2.5% ×V_GA = C×(V_GA+ V₁)计算，其中V_GA代表起始加入的质量浓度为2.5%的戊二醛的体积，C代表交联浓度，V₁代表起始的胶原/壳聚糖混合溶胀液的体积；

（2）将该胶原/壳聚糖多孔支架于20—50 ^oC真空干燥0.5—10小时，去除支架中残留的戊二醛，得到交联的胶原/壳聚糖组织工程多孔支架。

本发明中，所说的胶原为牛腱胶原、鱼皮胶原、骨胶原、鼠尾胶原或猪皮胶原。步骤（1）中优选戊二醛的最终浓度为0.04%—0.25%；优选冷冻时间为1—2小时。步骤（2）中优选真空干燥的温度为25—37^oC，真空干燥时间为1—5小时。

本发明中，所说的酸性条件可以是醋酸、甲酸或盐酸。

本发明是以胶原和壳聚糖为原料，通过简便易行的交联方法得到胶原/壳聚糖组织工程多孔支架。