[发明专利]一种多级结构支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多级结构支架及其制备方法，包括以下步骤：步骤1、获取天然源细胞外基质；步骤2、制备第一纺丝溶液和第二纺丝溶液；步骤3、制备第一复合纳米纤维纱线；步骤4、制备呈平面结构的力学增强层；步骤5、制备呈柱状结构的基体支架；步骤6、使制备多级结构支架。其优点在于，使用天然源细胞外基质提取物作为静电纺丝材料，对细胞的黏附、增殖和迁移具有良好的促进作用，有利于宿主细胞快速长满韧带支架，实现快速再生；高分子材料能够在天然源细胞外基质提取物降解后起到支撑新生韧带组织的作用；多级结构支架的内外均涂覆有复合纳米颗粒凝胶，能够引导、促进骨细胞的快速生长，从而快速重建腱‑骨。

技术领域

本发明涉及修复支架技术领域，尤其涉及一种多级结构支架及其制备方法。

背景技术

膝关节是全身承载运动量最大、结构最复杂的关节，其结构、力学等特征使之易于损伤。前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligaments，ACL)是最常见的受损部位之一，据统计美国ACL重建手术约30万例/年，我国ACL损伤病例保守估计至少60万例/年，对相关修复重建器械需求巨大。ACL损伤后缺乏自身再生修复能力，采用自体肌腱移植，仍是当今临床治疗的首选，但存在移植物来源受限、供区受损等局限。

在现有的治疗方法中，常用的异体肌腱和人工合成韧带，但是这两种均存在一定缺陷。异体肌腱难以满足临床的需求量且存在传播传染性疾病的风险；人工合成韧带则存在无法诱导韧带再生、不能实现生理性腱-骨愈合、容易失效等缺陷。因此，临床迫切需求可诱导韧带再生的人工韧带植入器械。

天然源细胞外基质提取物是广泛应用于组织工程支架中的一种组织再生诱导材料，其有效成分是胶原蛋白和弹性蛋白，为人体所具有的天然材料成分。利用静电纺丝技术制备的纳米纤维支架虽然会有一定的力学性能，但由于具有太小的孔隙，宿主细胞无法正常向纳米纤维内部迁移长入，仅仅通过物理黏附很难达到新生组织的快速重建，这就需要通过编织技术和热致相分离技术结合静电纺丝技术，分模块功能化赋予韧带支架，使其具有多层结构，各司其职，达到临床移植要求。

静电纺丝技术被广泛应用于制备组织工程支架，而编织技术被应用与制备韧带修复支架的报道也已有文献报道。由于热致相分离技术在制备纳米纤维时，可选择的材料有限制，虽不如前两者那么广泛应用，但与其他材料共混制备支架领域也有好很好的应用。但迄今为止，采用静电纺丝技术、编织技术和热致相分离技术结合的方法制备韧带修复支架的报道却尚未出现。

因此，亟需一种利用静电纺丝技术、编织技术和热致相分离技术制备形成的用于韧带修复的支架，具有集力学性能和生物相容性于一体的优点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种多级结构支架及其制备方法。

本发明的一个方面是，提供一种多级结构支架的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、获取天然源细胞外基质，冷冻干燥处理后于4℃～-80℃下保存；

步骤2、使用溶剂将所述天然源细胞外基质与高分子材料溶解，得到澄清的第一纺丝溶液和第二纺丝溶液；

步骤3、使用所述第一纺丝溶液进行静电纺丝，以制备第一复合纳米纤维纱线；

步骤4、使用所述第一复合纳米纤维纱线制备呈平面结构的力学增强层；

步骤5、在所述力学增强层的正面和反面涂覆复合纳米颗粒凝胶以形成凝胶层，再进行裹卷、热致相分离处理，得到呈柱状结构的第一支架；

步骤6、使用所述第二纺丝溶液进行静电纺丝，在所述第一支架的外表面覆盖一层所述第二复合纳米纤维以形成第二支架，以制备多级结构支架。

优选地，所述第一纺丝溶液和所述第二纺丝溶液的各组分含量相同或不同。

优选地，在步骤1中，获取所述天然源细胞外基质的方法为：