【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物材料，进一步地说，是涉及一种梯度仿生肩袖修复支架的制备方法、以及由所述方法制得的支架和应用。
技术介绍
1、肌腱或韧带等结缔组织通过多组织界面附着在骨骼上，其组成、结构和机械性能具有空间梯度。这些梯度使应力集中最小化，并介导软组织和硬组织之间的载荷传递。肩袖从组成上来看主要由肌腱、软骨、矿化纤维软骨以及骨四部分组成，从肌腱到骨的过渡中，组织内部的矿物质的含量也在逐渐的增加；在结构层面上，组织内部的结构也越来越致密。由此，对于修复支架材料也需要孔隙率有一个渐变的梯度。
2、目前，大多数支架材料都是由单层结构或两层结构组成，没有充分考虑到天然肩袖的仿生结构。因此，大部分愈合效果仅是组织内成纤维细胞的大量扩增，最终逐步形成瘢痕，很大程度上会造成再撕裂，无法实现肩袖区域真正的分区域修复。因此构建具有仿生结构的支架具有重要意义。
3、近年来，由于静电纺丝技术制备的纳米纤维膜具有良好的生物相容性、生物可降解性能、高表面/体积比以及模仿细胞外基质(ecm)分层结构等特性，使静电纺丝纳米纤维膜非常适合作为组织工程应用的支架。现已开发出多种材料如聚己内酯(pcl)、聚乳酸(plla)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(plga)、胶原蛋白和明胶等用于静电纺丝制作纤维膜。然而，传统静电纺丝技术制备的支架厚度较薄，对于有深度尺寸缺损的区域不利于组织的修复，如颅骨、大尺寸的肩袖撕裂等。近场直写静电纺丝技术是一种静电纺丝和3d打印相结合的技术，在电场力、静电力、重力以及牵引力等多重力的相互作用下，精确制备出结构可控，纤维直
4、因此，研究开发一种低成本、生物相容性好、持续缓释药物、诱导干细胞定向分化的组织工程仿生支架以辅助肩袖损伤的修复是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种梯度仿生肩袖修复支架的制备方法。本专利技术制得的支架具有结构梯度和生物活性浓度梯度，与天然肩袖组织匹配，能够更好的促进肩袖损伤区域的修复。
2、首先，本专利技术的目的之一是提供一种梯度仿生肩袖修复支架的制备方法。
3、具体地，所述支架的制备方法包括以下步骤：
4、步骤一、通过efl-potato e或其他常规3d建模软件设计出梯度纤维结构；
5、步骤二、将原料加至筒料，采用近场直写熔融技术(即近场熔体静电纺丝技术)打印肌腱支架；
6、步骤三、更换筒料中原料，采用近场直写熔融技术打印软骨支架；
7、可选地、更换筒料中原料，采用近场直写熔融技术打印矿化软骨支架；
8、步骤四、更换筒料中原料，采用近场直写熔融技术打印骨支架。
9、优选地，制备肌腱支架的原料为高分子聚合物。
10、优选地，制备软骨支架、矿化软骨支架和骨支架的原料为高分子聚合物和活性纳米材料的混合物。
11、优选地，高分子聚合物为聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸、聚氨酯中的一种或组合；活性纳米材料为羟基磷灰石、过氧化钙、黑磷纳米片中的一种或组合。
12、优选地，在软骨支架中，活性纳米材料的质量为高分子聚合物质量的1～20％；更优选为1～10％。
13、优选地，在矿化软骨支架中，活性纳米材料的质量为高分子聚合物质量的1～30％；优选为11～20％。
14、优选地，在骨支架中，活性纳米材料的质量为高分子聚合物质量的1～60％；优选为21～30％。
15、其次，本专利技术的目的之二是提供由本专利技术目的之一的制备方法制得的支架。
16、具体地，本专利技术提供的支架由高分子聚合物和活性纳米材料通过近场直写熔融技术(即近场熔体静电纺丝技术)打印得到的具有结构梯度和生物活性浓度梯度的支架。值得一提的是，本专利技术的梯度纤维结构是由若干个纤维膜层构成，且纤维膜层是由多个纵向、横向或纵向和横向相互交错有序排列的纤维构成。本专利技术可以根据软件设计的结构，可控调节支架中纤维的直径、排列以及间距，得到符合实用的结构梯度的支架。
17、优选地，支架中纤维的直径为1～200μm；支架中纤维的间距为0.1～1mm。
18、优选地，本专利技术的支架包括肌腱支架、软骨支架、矿化软骨支架和骨支架。
19、优选地，肌腱支架由1～30层；优选为20～30层的纤维膜层组成；软骨支架由5～30层，优选为5～15层的纤维膜层组成；矿化软骨支架由5～15层的纤维膜层组成；骨支架由10～30层；优选为20～30层的纤维膜层组成。
20、再次，本专利技术的目的之三是提供本专利技术目的之二的梯度仿生肩袖修复支架的应用。
21、具体地，本专利技术的支架具有结构梯度和成分梯度，与天然骨组织匹配，可用于肩袖促进成骨、成软骨、肌腱损伤的修复。
22、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
23、1、本专利技术采用的近场直写技术(即近场熔体静电纺丝技术)打印静电纺微纳纤维，相较于传统的静电纺丝得到的支架，本专利技术的支架的纤维直径、排列、间距均可控，与传统3d打印技术相比，所制备的支架的纤维直径更细。例如，纤维直径可通过调整打印喷头和平台距离以及打印电压和气压调控；纤维排列和间距可通过3d建模软件设计代码调控。本专利技术提供的支架中纤维直径为1～200μm，明显小于细胞直径，使细胞易于攀附其上，纤维间距为100～1000μm，便于骨和肌腱长入。同时，本专利技术还可灵活的根据不同的接种细胞和所需修复组织调整纤维排列和间距。
24、2、本专利技术的修复支架根据肩袖交界处的生理结构来设计的支架结构，本专利技术的支架具有分层结构梯度和成分梯度，成腱部分活性纳米材料(如羟基磷灰石)含量较低，而成骨部分活性纳米材料含量显著增加，中间的软骨部分结构和成分都位于二者之间。同时，双梯度支架一方面保证了活性纳米材料的缓慢长期释放，另一方面满足了不同修复部位生物活性的需求，从而达到了较好的修复的效果。
25、3、本专利技术提供的支架的纤维直径较细，易于干细胞粘附、迁移，仿生设计的支架微结构及微环境可使干细胞在支架不同结构上向不同方向分化，最终达到促进肌腱与骨一体化修复的效果。
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1.一种梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述肌腱支架的制备原料为高分子聚合物；所述软骨支架、矿化软骨支架和骨支架的制备原料为高分子聚合物和活性纳米材料复合物。
3.根据权利要求2所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚氨酯中的一种或组合；和/或，所述活性纳米材料为羟基磷灰石、过氧化钙、黑磷纳米片中的一种或组合。
4.根据权利要求2所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，
5.一种梯度仿生肩袖修复支架，其特征在于，所述支架由权利要求1～4任一所述的制备方法制得的。
6.根据权利要求5所述的梯度仿生肩袖修复支架，其特征在于，所述支架具有梯度纤维结构。
7.根据权利要求6所述的梯度仿生肩袖修复支架，其特征在于，所述梯度纤维结构是由若干纤维膜层构成的，所述纤维膜层是由多个纵向、横向或纵向和横向相互交错有序排列的纤维构成。
9.根据权利要求6所述的梯度仿生肩袖修复支架，其特征在于，
10.根据权利要求5～9任一所述的梯度仿生肩袖修复支架的应用，其特征在于，所述支架用于促进组织修复；优选用于肩袖促进成骨、成软骨、肌腱损伤的修复。
...【技术特征摘要】
1.一种梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述肌腱支架的制备原料为高分子聚合物；所述软骨支架、矿化软骨支架和骨支架的制备原料为高分子聚合物和活性纳米材料复合物。
3.根据权利要求2所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚氨酯中的一种或组合；和/或，所述活性纳米材料为羟基磷灰石、过氧化钙、黑磷纳米片中的一种或组合。
4.根据权利要求2所述的梯度仿生肩袖修复支架的制备方法，其特征在于，
5.一种梯度仿生肩袖修复支架，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛佳佳，方蕾，贾智杰，张朝旭，田丰，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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