一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法与应用。属于骨科植入材料领域，包括静电纺丝溶液的制备和骨膜材料的制备。本发明专利技术所有采用原料均是已批准在用的医用植入性材料，通过静电纺丝的方法制备了PCL、Col和MC成分逐层梯度变化的三层复合纤维膜，分别使用PCL、PCL/Col、PCL/Col/MC溶液进行3层连续纺丝，且两种溶液交替时同时纺丝二者10％的溶液量。具有与天然骨膜相似的拉伸强度，各层具有各自功能，所制备人工骨膜的外层成分为纯PCL纤维层，具有良好的软组织屏蔽功能，中间层为PCL/胶原纤维，为人工骨膜整体提供力学支持，内层为PCL/Col/MC复合纤维，具有良好的骨诱导活性和骨引导能力。诱导活性和骨引导能力。诱导活性和骨引导能力。

【技术实现步骤摘要】
一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医学材料
，具体涉及一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法，采用静电纺丝法制备的骨膜材料。本方法属于生物医药材料领域，所制备的材料可广泛应用于骨膜和骨组织的修复。

技术介绍

[0002]骨缺损是骨科临床的常见疾病，可由创伤、感染及肿瘤等多种因素引起，大段骨缺损是骨科治疗临床中的挑战之一。当前，骨移植是临床最常使用的治疗方法，即通过植入支架填充骨缺损，来诱导骨再生。然而，这些方法在没有骨膜帮助的情况下有一定的局限性，骨膜在自体移植物植入的初始愈合过程中对骨形成贡献了约70％[2
‑
4]。骨膜的再生能力已被用于治愈临界尺寸的骨骼[6
‑
8]。因此，保留骨膜或植入人工骨膜可以改善成骨和骨传导性[7]。
[0003]目前，还没有成熟的“人工骨膜”产品在临床中应用，现有研究中的人工骨膜有：
①
经电喷技术制备的负载BMP、VEGF等生物活性因子的可降解高分子多孔膜(王身国，王宏鹤，刘浩，任红文.生物可吸收人工骨膜及其制备方法.2008
‑
02
‑
27.)；
②
使用纳米钙磷盐与胶原纤维经压制、冷冻干燥等过程制备的矿化胶原人工骨膜(陶春生，仇志烨，宋天喜，张自强，崔福斋.一种矿化胶原人工骨膜及其制备方法.2014
‑
10
‑
15.)等，尚未见具有缓释SDF
‑
>1α和CGRP功能的人工骨膜的研究及相关产品。因此，有必要开发一种能够缓释SDF
‑
1α和CGRP因子的人工骨膜，以改善大段骨缺损修复临床治疗的难题。
[0004]静电纺丝技术可以生产出直径为纳米级聚合物纤维，所制备纤维形貌可控、柔性好，具有高比表面积和孔隙率，且纤维形貌类似细胞外基质，因此在生物医学工程领域得到广泛的关注J.Xue,J.Xie,W.Liu,Y.Xia,ElectrospunNanofibers:NewConcepts,Materials,andApplications,AccChem Res,50(2017)1976
‑
1987。
[0005]通过仿生矿化过程制备的矿化胶原(mineralized collagen,MC)，模拟了天然骨组织的组成和分级自组装结构，众多研究显示MC在刺激干细胞的成骨分化、骨重建和脊柱融合方面有良好的效果[22
‑
25]。一型胶原是骨基质中的主要有机成分，在骨形成和重塑过程中起着重要作用。骨膜主要由胶原纤维组成，它赋予骨膜韧性和内部细胞有利的微环境[26]。因此，在骨膜中整合入MC和Col将提高PCL纤维膜的生物相容性和骨整合能力。
[0006]除了生物材料的选择，结构设计对于理想的人造骨膜也至关重要。本专利受骨膜层状结构和每层具有特定功能的启发[28]，通过静电纺丝构建了PCL、Col和MC在各层呈现梯度变化的膜。由于成纤维细胞或上皮细胞具有更快的增殖速度，将致密且疏水的PCL层作为外层，以阻止周围结缔组织长入缺损区域，PCL/Col作为中间层，为人工骨膜整体提供力学支持，PCL/Col/MC作为内层，具有良好的骨诱导活性和生物相容性，可以为所募集细胞提供有利的微环境。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于针对现有人工骨膜的不足，专利技术一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜及其制备方法，以改善大段骨缺损修复的临床治疗。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜的制备方法，包括如下方法：
[0010]1)采用体外仿生矿化方法制备矿化胶原材料；
[0011]首先，将一型胶原溶解在酸性溶液中，不断搅拌；
[0012]然后，将CaCl2和NaH2PO4溶液以钙磷摩尔比为1.67的比例逐滴加入胶原的酸性溶液中，制得含有胶原、钙离子和磷酸根离子的混合溶液；
[0013]向混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠溶液，升高溶液的pH值至7.2
‑
7.5，搅拌24
‑
48小时，获得矿化胶原絮状沉淀；
[0014]最后，将矿化胶原沉淀用超纯水离心洗涤3
‑
5次，冷冻干燥48
‑
72小时，研磨至粒径为10
‑
100μm的颗粒；
[0015]2)静电纺丝溶液的制备
[0016]向溶剂六氟异丙醇(HFIP)中分别加入聚己内酯(PCL)、聚己内酯/胶原(PCL/Col)、聚己内酯/胶原/矿化胶原(PCL/Col/MC)以制备三层所需纺丝溶液，浓度分别为：外层为10％w/w的PCL溶液，中间层为PCL/Col溶液，其中PCL溶液的浓度为7.5％w/w PCL,Col溶液的浓度为2.5％w/w，内层为PCL/Col/MC溶液，其中PCL溶液浓度为3.3％～5％w/w,Col溶液浓度为2.5％～4％w/w,MC溶液的浓度为2.5％～4％w/w，室温磁力搅拌12小时；
[0017]3)骨膜材料的制备
[0018]采用双喷头静电纺丝装置，采用19号静电纺丝针头，调节接收距离为10cm，加正高压12kV，负高压1kV；调节液体流速0.5mL/h的速度，接收滚筒转速600r/min，5mL注射器内装入纺丝液，在注射泵的控制下两个喷头依次纺丝PCL、PCL/Col、PCL/Col/MC溶液，为更好地保证层间结合力，在停止纺丝前一个溶液之前，使用另一相同的针头开始同时纺丝下个溶液，得到厚度为600μm的纤维膜。
[0019]进一步地，步骤2)中，所述内层PCL/Col/MC溶液中PCL溶液浓度为3.3％w/w,Col溶液浓度为3.3％w/w,MC溶液的浓度为3.3％w/w。
[0020]进一步地，步骤2)中，所述内层PCL/Col/MC溶液中PCL溶液浓度为4.0％w/w,Col溶液浓度为4.0％w/w,MC溶液的浓度为4.0％w/w。
[0021]进一步地，步骤2)中，所述内层PCL/Col/MC溶液中PCL溶液浓度为5.0％w/w,Col溶液浓度为2.5％w/w,MC溶液的浓度为2.5％w/w。
[0022]进一步地，所述MC材料为弱结晶纳米羟基磷灰石，所述羟基磷灰石占人工骨膜质量的2.5％
‑
4％。
[0023]进一步地，步骤2)中，所述的有机溶液为六氟异丙醇HFIP。
[0024]进一步地，所述一型胶原材料占人工骨膜质量的5％
‑
6.5％。
[0025]进一步地，所述聚己内酯(PCL)为可降解天然高分子材料或可降解合成高分子材料。
[0026]一种PCL/Col/MC梯度三层可吸收人工骨膜，所述PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜的纤维具有无规则排列或定向排列的纳米纤维结构。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PCL/Col/MC梯度三层人工骨膜的制备方法，其特征在于：包括如下方法：1)采用体外仿生矿化方法制备矿化胶原材料；首先，将一型胶原溶解在酸性溶液中，不断搅拌；然后，将CaCl2和NaH2PO4溶液以钙磷摩尔比为1.67的比例逐滴加入胶原的酸性溶液中，制得含有胶原、钙离子和磷酸根离子的混合溶液；向混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠溶液，升高溶液的pH值至7.2
‑
7.5，搅拌24
‑
48小时，获得矿化胶原絮状沉淀；最后，将矿化胶原沉淀用超纯水离心洗涤3
‑
5次，冷冻干燥48
‑
72小时，研磨至粒径为10
‑
100μm的颗粒；2)静电纺丝溶液的制备向溶剂六氟异丙醇(HFIP)中分别加入聚己内酯(PCL)、聚己内酯/胶原(PCL/Col)、聚己内酯/胶原/矿化胶原(PCL/Col/MC)以制备三层所需纺丝溶液，浓度分别为：外层为10％w/w的PCL溶液，中间层为PCL/Col溶液，其中PCL溶液的浓度为7.5％w/w PCL,Col溶液的浓度为2.5％w/w，内层为PCL/Col/MC溶液，其中PCL溶液浓度为3.3％～5％w/w,Col溶液浓度为2.5％～4％w/w,MC溶液的浓度为2.5％～4％w/w，室温磁力搅拌12小时；3)骨膜材料的制备采用双喷头静电纺丝装置，采用19号静电纺丝针头，调节接收距离为10cm，加正高压12kV，负高压1kV；调节液体流速0.5mL/h的速度，接收滚筒转速600r/min，5mL注射器内装入纺丝液，在注射泵的控制下两个喷头依次纺丝PCL、PCL/Col、PCL/Col/MC溶液，为更好地保证层间结合力，在停止纺丝前一个溶液之前，使用另一相同的针头开始同时纺丝下个溶液，得到厚度为600μm的纤维膜。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昶，吴晶晶，余雪贵，姚孟宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：