一种大孔蓬松纤维基组织工程支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，为由聚合物纤维构成的静电纺丝3D大孔支架，聚合物纤维的间距为10～100μm，孔隙率为85～95％，厚度为500～5000μm。制备方法为：将聚合物原材料溶于溶剂中，得到均质静电纺丝液，静电纺丝后，得到致密的2D纤维膜；将2D纤维膜置于硼氢化钠溶液中，进行环氧乙烷处理，得到一种大孔蓬松纤维基组织工程支架。本发明专利技术利用硼氢化钠与溶剂反应释放出氢气对微米或纳米纤维膜进行发泡处理，得到不仅结构上模拟ECM，而且具有利于细胞渗透及组织长入的大孔蓬松结构。同时保留了静电纺纤维的连续完整性，有利于维持大孔蓬松纤维基组织工程支架的机械性能。

A kind of tissue engineering scaffold with large pore and fluffy fiber base and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种大孔蓬松纤维基组织工程支架及其制备方法
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种大孔蓬松纤维基组织工程支架及其制备方法。
技术介绍
由于疾病(创伤、组织炎症及肿瘤切除等)、意外事故等原因造成的组织(骨、韧带、血管等)缺损的病例日趋增多，目前常用的异体移植、自体移植等方法在不同程度上仍存在来源极为有限(自体)、免疫排斥反应(异体)等问题。故采用组织工程手段来修复缺损组织已成为生物医学工程领域的新目标。在组织工程中，性能优异的组织工程支架应该具有优良的力学性能、与组织再生速率匹配的降解性能及良好的生物安全性能，并能够模拟细胞和组织的生长微环境。在各种组织工程支架的制造技术中，静电纺丝由于其能够将多种材料转化为形态上与天然细胞外基质(ECM)的结构相似的纤维而引起了越来越多的兴趣。静电纺组织工程支架的高度多孔结构和较大的比表面积可以促进细胞功能的表达(增殖、黏附、迁移及分化)。然而，常规的静电纺丝支架由于纳米或微米纤维的堆积而仅具有亚微米级的表观小孔，缺少细胞渗透和组织再生所必需的大孔(一般孔径>20μm)。因此，设计和制备出具有适合细胞渗透及组织长入的大孔静电纺组织支架具有重要意义。现有研究中，①公开号为CN108893872A的专利介绍了一种三维蓬松多孔支架的制备方法。将经静电纺丝制备出纳米纤维置于酒精/干冰混合液中，利用干冰的升华在纳米纤维内部留下多孔结构，液氮快速冷冻固定多孔结构，冷冻干燥后制得三维蓬松多孔支架。但该技术的工艺较为繁琐，且液氮的处理会增加支架的脆性，降低其力学支撑性。②公开号为CN107137773A的专利介绍了用于骨修复的纤维基三维多孔复合材料及其制备方法以及成型品。将微纳纤维粉分散在黏结剂中黏结固化成三维连通多孔复合骨修复支架。但由于微纳纤维粉的高表面能使得其在黏结剂中很难均匀分散，不利于均质组织工程支架的制备，同时黏结剂的使用会使得原先微纳纤维粉材料特性无法发挥，不利于组织工程支架表面功能化的构建。③公开号为CN103861145A的专利介绍了一种即刻交联技术用于制备大孔三维纳米纤维支架。利用即刻交联技术结合静电纺丝技术制备厚度为0.05-10mm，纤维间隙为0-30μm的三维蓬松纳米支架，可以解决机械和加工性能稍差的天然生物分子进行静电纺丝后再交联所产生的纤维溶解、结构破坏的问题。但该技术操作复杂，对聚合物材料的属性要求较高，不适用于所有聚合物材料，同时其产生的最大孔径(30μm)仍不利于某些组织的再生(如骨组织再生一般需要>50μm的孔径)。因此，设计和制备出大孔蓬松纤维基组织工程支架具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是：提供一种大孔蓬松纤维基组织工程支架及其制备方法，该组织工程支架在结构上不仅模拟ECM，同时具有利于细胞渗透及组织长入的大孔蓬松结构。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，为由聚合物纤维构成的静电纺丝3D大孔支架，聚合物纤维的间距为10～100μm，孔隙率为85～95％，厚度为500～5000μm。该组织工程支架在结构上不仅模拟ECM，同时具有利于细胞渗透及组织长入的大孔蓬松结构。优选地，所述聚合物纤维采用天然可降解材料、合成可降解材料或两者的组合。优选地，所述天然可降解材料为胶原、壳聚糖、明胶、丝素蛋白和透明质酸中的至少一种；合成可降解材料为PCL、PLA、PLLA、PGA、PLGA、PGS和PHB中的至少一种。本专利技术还提供了一种上述大孔蓬松纤维基组织工程支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：将聚合物原材料溶于溶剂中，磁力搅拌1～12h，得到均质静电纺丝液，静电纺丝后，将得到的静电纺纤维膜真空干燥，得到致密的2D纤维膜；步骤2)：将2D纤维膜置于硼氢化钠溶液中，静置后，采用去离子水洗涤纤维膜并真空干燥，然后进行环氧乙烷处理，最终得到一种大孔蓬松纤维基组织工程支架。优选地，所述步骤1)中的溶剂包括去离子水、无水乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、六氟异丙醇、甲醇、甲酸、乙酸、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中的任意一种或几种的组合。优选地，所述步骤1)中静电纺丝的工艺参数为：采用平板接收装置或滚筒接收装置，纺丝电压10～30kV，接收距离12～25cm，给进速度0.5～3mL/h，喷丝头直径0.2～0.8mm，温度20～40℃，相对湿度10～60％。所述的滚筒接收装置的转速是400～2000rpm。优选地，所述步骤2)中硼氢化钠溶液的溶剂为去离子水或甲醇。对于亲水纤维膜采用去离子水，对于疏水纤维膜采用甲醇。优选地，所述步骤2)中硼氢化钠溶液的浓度为0.01～1mol/L，静置时间为5～30min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术以可降解聚合物为原料，采用静电纺丝制备出与天然ECM结构相似的微米或纳米纤维膜，后将微米或纳米纤维膜置于硼氢化钠溶液中，通过溶质硼氢化钠与溶剂去离子水或甲醇反应释放出氢气对微米或纳米纤维膜进行发泡处理，得到大孔蓬松纤维基组织工程支架。本专利技术所述方法制备的大孔蓬松纤维基组织工程支架具有孔径大、孔隙率高的特性，有利于细胞的渗透及组织的长入。(2)本专利技术所制备的大孔蓬松纤维基组织工程支架，以氢气冲击提高纤维膜孔径及孔隙率，同时保留了静电纺纤维的连续完整性，有利于维持大孔蓬松纤维基组织工程支架的机械性能。(3)本专利技术的方法操作简单，流程短，适合大批量生产。附图说明图1为实施例1中2D纤维膜的外观照片；图2为实施例1中大孔蓬松纤维基组织工程支架的外观照片；图3为实施例1中2D纤维膜的SEM照片；图4为实施例1中大孔蓬松纤维基组织工程支架的SEM照片。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1-3中采用PMI型孔径测试仪(CFP-1100-AI)来测试2D纤维膜与大孔蓬松纤维基组织工程支架的孔径分布及孔隙率。实施例1-3采用的试剂及细胞如下：硼氢化钠(国药集团化学试剂有限公司80115865)；甲醇(国药集团化学试剂有限公司10014128)；PLLA(左旋聚乳酸Sigma-Aldrich764698)；PCL(聚己内酯，国药集团化学试剂有限公司440744)；壳聚糖(，国药集团化学试剂有限公司69047436)；二氯甲烷(国药集团化学试剂有限公司80047318)；三氯甲烷(国药集团化学试剂有限公司10006818)；乙酸(国药集团化学试剂有限公司L01099402)；大鼠骨髓间充质干细胞(中国科学院干细胞库SCSP-402)；CCK-8试剂盒(百灵威科技有限公司C2581)；DAPI(Sigma-Aldrich32670-5MG-F)。实施例1本实施例提供了一种大孔蓬松纤维基组织工程支架，该组织工程支架在结构上不仅模拟ECM，同时具有利于细胞渗透及组织长入的大孔蓬松结构。所述的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，为由聚合物纤维构成的静电纺丝3D大孔支架，聚合物纤维的间距为10～100μm，孔隙率为85～95％，厚度为500～5000μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，为由聚合物纤维构成的静电纺丝3D大孔支架，聚合物纤维的间距为10～100μm，孔隙率为85～95％，厚度为500～5000μm。


2.如权利要求1所述的大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，所述聚合物纤维采用天然可降解材料、合成可降解材料或两者的组合。


3.如权利要求2所述的大孔蓬松纤维基组织工程支架，其特征在于，所述天然可降解材料为胶原、壳聚糖、明胶、丝素蛋白和透明质酸中的至少一种；合成可降解材料为PCL、PLA、PLLA、PGA、PLGA、PGS和PHB中的至少一种。


4.权利要求1～3任意一项所述的大孔蓬松纤维基组织工程支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将聚合物原材料溶于溶剂中，磁力搅拌1～12h，得到均质静电纺丝液，静电纺丝后，将得到的静电纺纤维膜真空干燥，得到致密的2D纤维膜；
步骤2)：将2D纤维膜置于硼氢化钠溶液中，静置后，采用去离子水洗涤纤维膜并真空干燥，然后进行环氧乙烷处理，最终得到一种大孔蓬...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘来俊，王富军，李超婧，王璐，张宇，周俊泽，毛吉富，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31