[发明专利]一种软骨修复用复合多孔支架材料的制备方法

说明书

本发明公开一种软骨修复用复合多孔支架材料的制备方法，属于生物医学材料技术应用领域，采用聚乙烯醇和硫酸软骨素为原料，采用静电纺丝法制备出聚乙烯醇/硫酸软骨素复合多孔支架材料，该制备方法能够连续制备纳米级或亚微米级超细纤维，制备出的软骨多孔支架具有独特的微观结构和适当的力学性能，细胞实验表明，该材料具有优良的生物性能，可被用于软骨修复领域中。

技术领域

本发明涉及一种软骨修复用复合多孔支架材料的制备方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

关节软骨是软骨之间的结合部分，由特异的细胞外基质包绕稀少的软骨细胞形成，具有复杂的生物力学特征和高度的耐用性，然而其自身修复能力有限，自然退变或创伤引起的缺损会导致其结构与功能上不可逆的损害。这主要是因为关节软骨中没有血供，且软骨细胞缺乏迁移能力，无法移动到损伤部位参与修复，且缺乏细胞分化所必须的母细胞及细胞迁移所必须的理想环境，因此软骨缺损难以自然修复。

目前临床上用于软骨损伤治疗的方法主要有微骨折术、软骨下骨钻孔术、软骨下骨磨削术、自体软骨移植和自体软骨细胞移植术等。然而，研究结果表明，这些方法只能暂时缓解疼痛等症状，最终结局还是修复部位的软骨退化或者坏死。随着组织工程技术的兴起，软骨缺损的修复已经有了一定的研究进展。

骨及软骨组织工程包括3个关键因素：生长因子、支架材料和种子细胞。其中支架材料的选择是骨及软骨组织工程的核心问题，而应用于临床是其最终目的，因此，理想的软骨支架材料应具备以下条件：良好的生物相容性，不易发生炎症反应，且利于细胞黏附；有一定的力学强度；良好的生物活性；其结构有利于营养物质的输入及代谢废物的排出，从而有利于软骨细胞的新陈代谢；良好的生物降解性，有利于细胞增殖，且支架的降解速率应与细胞的增值速率相匹配。

目前，骨及软骨组织工程支架材料主要分为三类：生物衍生材料、无机材料和高分子材料。天然衍生材料主要有胶原、几丁质、藻酸盐、纤维蛋白等，这类材料能促进细胞黏附、增殖并分泌基质，生物相容性好，但不易大规模生产并缺乏强度。无机材料主要是生物陶瓷类和生物活性玻璃。生物陶瓷主要有硫酸钙陶瓷、碳酸钙陶瓷、磷酸钙陶瓷及其同分异构体。以羟基磷灰石为代表的磷酸钙陶瓷是广泛应用的骨替代材料之一，它们都具有良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性。但存在脆性大，柔韧性不够，在体内降解困难，影响了新骨的长入和后期改建等问题。以聚乳酸、聚羟基乙酸及其共聚物等为代表的高分子材料应用非常广泛。这类生物高分子材料具有良好的生物可降解性、生物相容性、安全无毒性及一定的力学性能，通过模塑、挤压、溶剂浇铸等技术可加工成各种结构形状。可根据需要制成纤维支架、多孔泡沫及管状结构等，从而使新生的骨组织具有理想的形态。然而，目前骨组织工程支架材料众多，每种支架材料各有其优缺点，现有的支架材料仅能达到理想支架材料要求的一部分，随着研究的不断深入，复合支架材料成为目前的研究热点之一。

聚乙烯醇（PVA）是一种常见的分子结构规整，分子链柔顺的水溶性高分子,具有半结晶结构的白色的粉末状树脂。医用级聚乙烯醇对人体无毒，无副作用，并具有良好的弹性、亲水性和生物相容性，已广泛应用于软骨组织工程。

硫酸软骨素（CS）是一种由N-乙酰半乳糖胺和葡萄糖醛酸组成的硫酸化糖胺聚糖（GAG），由于其抗炎，抗氧化和抗凋亡作用，数十年来被广泛用作骨关节炎的膳食补充剂。硫酸软骨素是许多结缔组织，特别是皮肤，骨骼，滑液和软骨的细胞外基质的主要成分，在医学上主要用于治疗关节疾病，具有止痛，促进软骨再生的功效，可以从根本上改善关节问题。

发明内容

本发明提供一种软骨修复用复合多孔支架材料的制备方法，将天然高分子硫酸软骨素与人工合成高分子聚乙烯醇共混，并采用戊二醛的乙醇溶液接收纺丝纤维，通过静电纺丝技术制备具有1~20微米大孔的纳米纤维支架材料，其中聚乙烯醇含量为60%~90%，硫酸软骨素含量为10~40%，另外含结合水0.1%~2%。

一种软骨修复用复合多孔支架材料的制备方法，具体包括以下步骤：