[发明专利]一种仿牙周有序双层结构支架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种仿牙周有序双层结构支架材料及其制备方法和在牙周缺损再生修复中的应用。所述支架材料是由模拟天然牙周膜平行排列的浓缩生长因子纤维支架(CGF)和模拟天然牙槽骨的三维多孔纤维内矿化胶原支架(IMC)机械结合而成。其中，所述平行排列的浓缩生长因子纤维的宽度为50‑100μm，相邻纤维间的间距为50‑100μm；所述三维多孔纤维内矿化胶原支架的孔隙率为88‑92％，平均孔尺度为80‑200μm。本发明采用热动力学控制的自组装模式、光蚀刻技术和微压印技术制备的仿牙周有序双层结构支架材料从微纳结构、机械性能、生长因子微环境等多方面成功模拟了天然牙周软硬组织结构，可募集并诱导自体干细胞多向分化，最终实现牙周软硬组织的协同再生修复。

技术领域

本发明属于牙周缺损再生修复材料领域，特别涉及一种仿牙周有序双层结构支架材料的制备方法及其在牙周缺损再生修复中的应用。

背景技术

天然牙周组织是由软、硬组织共同构成的一个功能系统，软组织包括牙周膜和牙龈，硬组织包括牙槽骨和牙骨质，该系统将牙齿牢固地附着于牙槽骨，承受咬合力。牙周膜主要是由有序排列的I型胶原纤维组成，主要起到缓冲作用，可抵抗牙齿受到各种机械外力导致的创伤；牙槽骨主要是由有序排列的矿化胶原纤维组成，主要为牙齿提供机械支撑作用。我国牙周炎的患病率高达90％以上，严重的牙周炎症常常导致牙周支持组织的缺损，甚至导致牙齿松动脱落。天然牙周组织具有复杂的矿化与非矿化多层结构，使牙周组织的再生修复具有挑战性。目前临床最常用的牙周组织再生治疗方法包括引导性组织再生术和植骨术，很少能达到完全的组织再生，一般仅为1-2mm，难以满足临床的需求。

近年来，组织工程通过支架材料搭载生长因子，构建仿生微环境，诱导干细胞增殖和分化，从而促进牙周组织再生修复，为牙周缺损的治疗提供新的策略。人工支架材料的研究由来已久，从最开始模拟细胞外基质的单相材料，如胶原、壳聚糖、磷酸钙类材料等，到后来模拟牙周软硬组织结构的多相材料，如聚丙交酯-共-乙交酯酸/磷酸钙双层支架、聚己内酯/聚乙醇酸双层支架、水凝胶三层支架，但这些材料都有其局限性，不能真正模拟天然牙周组织的微纳拓扑结构，导致牙周再生效果不理想。理想的牙周组织替代材料应能模拟天然牙周软硬组织的微纳结构和机械性能，具有良好的生物相容性和生物可降解性，提供良好的生长因子微环境，募集宿主干细胞并诱导细胞多向分化。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明基于天然牙周组织有序结构，利用仿生自组装技术合成天然牙槽骨样的三维多孔纤维内矿化胶原支架，利用平行光刻板合成天然牙周膜样的平行排列浓缩生长因子支架，最后利用微压印技术形成仿牙周组织有序双层结构支架材料，还提供了该仿生支架材料在牙周缺损再生修复中的应用。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种仿牙周有序双层结构支架材料，所述有序双层结构支架材料包括上层的平行排列浓缩生长因子纤维(模拟天然牙周膜)和下层的三维多孔纤维内矿化胶原支架(模拟天然牙槽骨)。其中，所述浓缩生长因子纤维的宽度为50-100μm，相邻纤维间的间距为50-100μm；所述三维多孔纤维内矿化胶原支架的孔隙率为88-92％，平均孔尺度为80-200μm。

所述仿牙周有序双层结构支架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将平行排列的浓缩生长因子(CGF)纤维压印到三维多孔纤维内矿化胶原(IMC)支架表面，速冻后冻干，即得到双层支架中间体；

(2)将双层支架中间体置于溶液中交联，结束后冲洗，冻干，即得到三维仿牙周有序双层结构的支架材料(CGF/IMC)。

作为具体实施方案或者优选方案：

步骤(1)中，所述压印的时间为5-10min；速冻时间为2-3min；冻干条件为-90～-105℃，0.12-0.45mBar，冻干时间为2-4h；