[发明专利]一种纳米凹凸棒石的骨修复支架制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米凹凸棒石的骨修复支架制备方法及其应用，包括以下制备步骤：(1)、骨髓间充质干细胞的培养(2)、凹凸棒石纳米的制备(3)、电纺3D打印制备含纳米凹凸棒石骨修复支架(4)、骨髓间充质干细胞的种植本发明基于电纺3D打印技术，采用多材料、多维度方向发展的3D打印技术则为骨软骨修复，利用3D打印技术，可于时间和空间上精确、按需组合不同生理物理特性的材料(包括细胞、具有生物相容性且可降解的水凝胶、生长因子等)，从而解决传统治疗方法存在的不足。

技术领域

本发明涉及骨软骨生物材料技术领域，具体是指一种纳米凹凸棒石的骨修复支架制备方法及其应用。

背景技术

骨软骨作为关节的重要组成部分，可避免软骨间的冲击与摩擦。在关节等特殊压力环境下的软骨，易受创伤、疾病等问题的影响而发生损伤与病变。其主要与软骨细胞营养代谢、细胞外基质异常降解、生物力学平衡被打破等因素有关。由于软骨组织中缺乏血管与神经，致使软骨损伤后的自我修复能力相当有限，往往引发骨关节炎等疾病，引起关节功能障碍，严重影响患者生活。伴随损伤引发的炎症，引起细胞凋亡，还会通过抑制Ⅱ型胶原合成，促进IL-1β、TNF-α和MMP-13的分泌表达，从而间接的导致软骨支撑作用和保护机制的减弱，加快关节软骨的退变，使正常的软骨细胞向骨关节炎样细胞转化，或加重关节炎的病理改变。对骨软骨损伤成因及修复的研究，已成为再生医学的一个研究重点。

现有骨软骨损伤修复方法主要有传统方法与3D打印两大类。传统的软骨组织治疗方法包括保守治疗和外科治疗。其中，外科治疗包括自体软骨组织细胞移植、微骨折术、软骨下钻孔减压术、关节融合术等，但以上方法存在供体有限、免疫排斥反应、再生能力弱等问题。

现有已应用于临床的金属、陶瓷、无机复合材料支架，往往更着眼于材料的物理特性，在满足生物相容性条件下追求更好的支撑性与耐用性，虽为骨软骨修复提供了空间但缺乏对软骨细胞增殖修复的促进作用。为解决以上问题，科研人员通过多材料并用、改变材料的结构、修饰材料分子基团和应用不同交联剂等方式，进行了各种尝试，这些材料支架在不同程度上展示了各材料的物理特性、打印成型可行性、骨细胞与软骨细胞在不同支架材料上的存活、增殖、分化能力。但目前仍然存在以下问题：(1)不同材料的生物相容性不同，有些材料组分在不同浓度下甚至较大细胞毒性；(2)材料物理性能、降解性能不同，影响软骨再生；(3)不能完全模拟软骨细胞所处的微环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种纳米凹凸棒石的骨修复支架制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种纳米凹凸棒石的骨修复支架制备方法及其应用，包括以下制备步骤：

(1)、骨髓间充质干细胞的培养

(2)、凹凸棒石纳米的制备

使用变频式行星球磨机，六偏磷酸钠为助磨剂和分散剂，以纯水为研磨介质，2000rpm研磨凹凸棒粉末1-2小时，通过吸附、电化学作用和化学反应，使凹凸晶体充分分散为200-500纳米级晶体颗粒。

(3)、电纺3D打印制备含纳米凹凸棒石骨修复支架

(3-1)、模型的建立

采用Auto CAD和Materialise Mimics结合3D打印机配套软件建立打印模型，为多层立方体状，各层结构路径间隙根据需要进行调整，保存后输出打印程序代码。

(3-2)、打印材料的制备

取适量生物高分子材料A在温和搅拌下，缓慢加入分散剂B中至混匀。继续搅拌并缓慢加入0.1％-30％(质量体积比)的纳米凹凸棒，制得分散液并加入3D打印机静电纺丝喷头料筒中待用。

(3-3)、打印设备的参数配置