[发明专利]一种壳聚糖微纳米纤维状三维组织工程支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种壳聚糖微纳米纤维状的三维组织工程支架及其制备方法，它采用一定比例的乙酸、1，4‑二氧六环和水的三元混合溶剂溶解壳聚糖，经分样、冷冻成型和冻干后可获得壳聚糖微纳米纤维状的三维组织工程支架。微纳米纤维共存的微观结构赋予支架良好的生物相容性和力学强度。该制备方法工艺简单，成型性好，与传统的二元溶剂制备的壳聚糖支架相比，其微观结构呈现微纳米纤维的形态。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖微纳米纤维状三维组织工程支架及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

壳聚糖是由甲壳素经氨基化获得的天然碱性多糖，具有良好的生物相容性，在组织工程材料领域有重要的应用。壳聚糖制备的组织工程支架具有良好的力学性能、利于细胞的增殖分化以及抗菌消炎等特性，受到研究者广泛地重视，Sundararajan V等人于1999年首次采用相分离技术制备了壳聚糖支架，其结构为数十到数百微米厚度的片状蜂窝结构，具有较好的力学强度和生物学性能（Biomaterials,1999;20:1133-1142）。胡巧玲等人公开了三维有序多孔壳聚糖支架材料的制备方法（CN101366972），可用于骨组织的修复。支架的微观结构对其生物学性能有重要的影响，研究表明纳米纤维状支架具有较高的比表面积，利于细胞粘附和分化。但单纯的纳米纤维力学强度较低，无法承受支架植入过程的力学载荷。相比而言，微米纤维支架具有较好的力学性能。因此，在支架中同时具有纳米和微米纤维的微观结构则可以克服生物相容性和力学性能之间的矛盾。目前研究者多采用静电纺丝法制备微纳米纤维，无特殊装置下静电纺丝法只能获得二维的薄膜，且制备时间长。传统的相分离法制备壳聚糖三维组织工程支架通常为片状蜂窝结构，其尺度通常在几十微米。由于壳聚糖分子具有较强的分子间力，其溶解于酸后粘度较大，获得微纳米纤维结构需将壳聚糖的浓度变得很低，但这样制备的支架无力学强度，无法在组织工程中应用。

发明内容

本发明的主要设想是改变相分离制备方法中传统的水和酸组成的二元溶剂体系，加入一种有机溶剂与水和酸组成一种新型的三元溶剂体系，改变壳聚糖的分子间力，促使壳聚糖在冷冻的过程中形成微纳米纤维，从而得到壳聚糖三维组织工程支架。

本发明中壳聚糖微纳米纤维状三维组织工程支架的制备方法具体如下所述。

(1) 配制乙酸、1，4-二氧六环和水的三元混合溶剂。

(2) 加入壳聚糖，电磁搅拌溶解24小时。

(3) 溶液分样后，置于低温冷冻成型。

(4) 冻干机冻干48小时，可得壳聚糖微纳米纤维状三维组织工程支架样品。

本发明制得的样品为白色泡沫状，其三维形状可通过在分样中采用不同的容器和分样体积调节。微纳米纤维共存的微观结构赋予支架良好的生物相容性和力学强度。该制备方法工艺简单，成型性好，与传统的二元溶剂制备的壳聚糖支架相比，其微观结构呈现微纳米纤维的形态。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明内容作进一步的说明，但本发明的实现方式并不局限于此。

实施例1：分别取乙酸、1，4-二氧六环和水各1ml，10ml和89ml，混合均匀。称取分子量为10万的壳聚糖0.5g，电磁搅拌溶解24小时。待壳聚糖完全溶解后，将壳聚糖溶液分样至容器中，在-18℃下冷冻12小时以上成型，在冻干机中冻干48小时后可获得壳聚糖微纳米纤维状结构的三维组织工程支架。

实施例2：分别取乙酸、1，4-二氧六环和水各10ml，50ml和40ml，混合均匀。称取分子量为40万的壳聚糖3g，电磁搅拌溶解24小时。待壳聚糖完全溶解后，将壳聚糖溶液分样至容器中，在-196℃（液氮中）下冷冻成型，在冻干机中冻干48小时后可获得壳聚糖微纳米纤维状结构的三维组织工程支架。