[发明专利]核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架及其制备方法

说明书

核壳‑串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架及制备方法，核壳结构实现药物装载、缓释功能，纳米纤维表面原位生长的纳米晶片构成的串晶结构改善核壳结构纳米纤维膜的亲水性和细胞相容性。其步骤：（1）氨糖、透明质酸钠水溶胶作为水相；（2）二氯甲烷、Span80与上述溶胶经高速搅拌混合，获得油包水型乳化液；（3）聚己内酯和N,N‑二甲基甲酰胺溶解于乳化液，通过静电纺丝得到核壳结构的纳米纤维膜；（4）核壳结构的纳米纤维膜在聚己内酯稀溶液中浸泡，得到具有核壳‑串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架。本发明所得的核壳‑串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架在药物装载、缓释及骨修复等生物医学领域具有一定的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架及其制备方法，属于生物医学工程骨修复支架领域，在有效控制药物缓释和骨修复方面具有广泛的应用价值。

背景技术

骨是一种复杂的器官，具有造血、储存重要矿物质、保存重要器官和促进运动的功能。天然骨由大约70wt%的无机纳米晶体(如羟基磷灰石)和30wt%的有机基质（如胶原纳米纤维）组成。由于骨组织血管数量不足，具有较高的矿物含量，在大量组织丢失的情况下，骨的愈合是非常困难的。虽然人的骨骼具有愈合和再生的能力，但是这种能力对大型骨缺损、骨折、交通事故和骨肿瘤切除等引起的损伤是无效的。临床上主要采用自体骨移植、异种骨移植手段进行治疗，但是供体来源有限、手术复杂和免疫反应等问题限制了这些技术的应用，组织工程学为解决这一难题提供了新思路。所以构建一种能够快速诱导成骨且高度匹配缺损形状的骨修复支架受到广泛关注。

骨组织工程支架的设计应该具有适当的孔隙率、生物降解性和与组织再生相关的特定功能，如特定的形状和尺寸等。静电纺丝技术是常用的制备组织工程支架的技术，且生产的纤维能够有效模仿骨组织天然细胞外基质的形态。静电纺丝产生的纤维具有很高的比表面积，经过改性后，孔径可以从几微米调节到几十微米。虽然静电纺丝技术在仿生重建中具有广阔的应用前景，但用于制备静电纺丝的材料仍需慎重选择。材料的组成能够影响支架的力学性能、可塑性、生物相容性和降解性，从而进一步影响修复效率。此外，支架的形貌、亲水性、表面活性对细胞的粘附、迁移和增殖有一定影响。

聚己内酯是一种半结晶型聚合物，具有良好的生物相容性和降解性, 在完成降解后产生的产物无毒。然而，聚己内酯疏水性强，细胞附着性差，缺乏生物活性限制了其进一步的应用。氨基葡萄糖能够诱导成骨细胞分化，抑制破骨细胞分化，从而增加骨基质沉积，减少骨吸收，最终促进骨形成。

发明内容

本发明提供力学性能好且具有良好的生物相容性，可以应用于组织工程骨修复且具有药物缓释行为的一种核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架，其特征在于：纤维内核为载有氨糖的透明质酸钠，外壳为可生物降解的聚己内酯。

核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架的制备方法，具体为：透明质酸钠（氨糖）水溶胶与二氯甲烷在高速搅拌下得到油包水型乳化液，随后加入聚己内酯配制成一定浓度的纺丝溶液，进行静电纺丝得到核壳结构的纳米纤维膜。将所得的核壳结构的纳米纤维膜在聚己内酯稀溶液中浸泡，真空干燥后得到核壳-串晶结构的纳米纤维骨组织工程支架。

本发明为解决核壳结构纳米纤维膜亲水性差的问题，采用溶液结晶的方法，使得核壳结构的纳米纤维诱导同质的聚己内酯形成界面结晶结构以改善核壳结构纳米纤维膜的亲水性。

优选地，所述透明质酸钠来源于马链球菌。

优选地，所述聚己内酯的分子量为80000。

优选地，所述氨糖为D（+）-氨基葡萄糖盐酸盐。

优选地，所述的高速搅拌时间为3min，转速为30000r/min。

优选地，所述聚己内酯稀溶液是用冰乙酸和去离子水进行稀释的。