[发明专利]梯度纳/微纤维支架及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种纳/微纤维支架及其制备方法与应用。本发明采用I型胶原、聚己内酯和羟基磷灰石仿生腱骨止点，I型胶原为腱骨主要成分，聚己内酯为支架材料提供力学支撑，纳米羟基磷灰石为骨组织主要的无机成分；基于腱骨止点的分级结构特征，采用静电纺丝技术与冷冻干燥技术相结合，高取向性纳微纤维用以仿生肌腱组织；低取向性纳微纤维用于仿生骨组织。本专利从天然腱骨组织的组成、拓扑结构、力学性质等方面多维仿生干细胞微环境，为腱骨修复提供了一种新的途径。

技术领域

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种梯度纳/微纤维支架及其制备方法与应用。

背景技术

腱-骨损伤是临床常见的运动性疾病。肌腱和韧带分别将肌肉连接到骨骼或将骨骼连接到骨骼，肌腱或韧带连接到骨骼的界面被称为腱-骨止点。肌腱在组织结构、成分和机械性能方面表现出梯度，从而能够在不同的组织之间有效地传递机械应力以及维持体内平衡。腱-骨止点的复杂性使骨骼肌功能得以实现，但也给腱-骨修复和再生带来了巨大的挑战。

临床上多采用自体或异体肌腱来修复腱-骨损伤，然而自体移植和异体移植等方法具有局限性，并且易产生并发症。自体移植会造成患者二次损伤，导致供体部位损伤、畸形及瘢痕，也同时存在出血、炎症、感染和慢性疼痛等手术风险。与自体移植不同，异体移植的风险主要与免疫反应、感染反应相关。

组织工程的出现为腱-骨损伤修复提供了新策略。通过构建组织工程支架材料，随后将体外培养的细胞接种于支架材料上并进行扩增，进而构成生物-细胞复合材料，将其植入病损部位后，在材料降解以及细胞增殖的作用下，最终形成与自身功能和形态相适宜的组织或器官，从而实现腱-骨损伤修复。在此过程中，支架材料的选择是组织工程的关键，不仅要满足生物功能性、生物相容性，还要易于加工成型、满足适宜的理化要求等多种条件。

合成聚合物表现出优异的机械性能、降解速率和易加工性，但其低生物活性和酸性降解产物限制了其应用；天然聚合物因其固有的生物相容性和生物降解性而被广泛用于组织工程，但它们缺乏足够的机械性能。总而言之，应用于组织工程技术的生物材料不仅需要考虑生物相容性，以确保移植细胞和局部细胞群的生长和分化，而且还需要生物可降解性，以便逐渐被新再生的组织所取代。

为了克服在腱-骨组织工程中单一类型生物材料的缺点，本专利利用不同材料的有利性能，通过复合材料赋予支架优异的性能，以实现肌腱/韧带-骨的功能性再生。

公开号为CN105688274B的发明专利公开了一种聚己内酯/明胶电纺复合支架的制备工艺，该发明虽然以聚己内酯、明胶、羟基磷灰石为原料制备该支架，但制备方法与本发明并不相同，且制备工艺比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本专利采用I型胶原、聚己内酯和羟基磷灰石仿生腱-骨止点，I型胶原为腱骨主要成分，聚己内酯为支架材料提供力学支撑，纳米羟基磷灰石为骨组织主要的无机成分；基于腱骨止点的分级结构特征，采用静电纺丝技术与冷冻干燥技术相结合，高取向性纳微纤维用以仿生肌腱组织；低取向性纳微纤维用于仿生骨组织。

本发明的目的之一在于提供一种制备纳/微纤维支架的方法，该方法简单易操作，且成本较低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

纳/微纤维支架的制备方法，所述纳/微纤维支架以I型胶原、聚己内酯和纳米羟基磷灰石为原料制备，所述方法具体包括以下步骤：

S1：制备酶溶性胶原蛋白；

S2：利用静电纺丝技术制备聚己内酯/Ⅰ型胶原纤维膜；

S3：利用冷冻干燥技术将所述纳米羟基磷灰石沉积到所述聚己内酯/Ⅰ型胶原纤维膜上，制得所述纳/微纤维支架。