一种制备三维多孔支架复合层的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备三维多孔支架复合层的方法，属于生物材料技术领域。为防止支架由于力学作用有碎屑掉落而引起炎症反应，需要在多孔陶瓷支架表面形成一层包覆膜，羟基磷灰石粉末的加入填补了支架表层的空隙缺陷，从而增强支架强度。采用多孔磷酸钙陶瓷支架，分别用加入了羟基磷灰石的聚乳酸溶液和载入生长因子的水凝胶溶液对多孔陶瓷支架进行复合。水凝胶中负载的生长因子可以在自身扩散作用及高分子水凝胶的缓慢降解的共同作用下缓慢释放到人体所需要的部位，促进组织血管内皮化生长和成骨细胞的增殖分化，支架也逐渐降解，最终转化成骨。主要用于制备三维多孔支架复合层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料
，尤其是骨修复材料和骨组织工程材料复合层及其制备方法。
技术介绍
磷酸钙陶瓷由于和人体的硬组织的无机成分相似，具有良好的生物相容性和生物活性、骨诱导性、可降解性，当其植入体内后能与周围的骨组织形成良好的骨性键合，而被广泛用作骨修复材料。在临床上它们可以普遍用于非承力和承力部位的骨缺损修复，故良好的力学性能是陶瓷支架的一个基本要求。但是研究结果表明致密磷酸钙陶瓷不能够有效诱导新骨组织的形成，只有多孔结构的磷酸钙陶瓷才具有骨诱导能力，因此，陶瓷支架还应具备多孔结构且孔道有良好的贯通性，以有利于组织的长入。基于此，已有较多相关文献对其进行了研究，但是大多支架的制备方法都是以磷酸钙粉体为原料，加入堆积颗粒作为造孔剂。从粉料的合成至支架的产出，工序较为繁琐，往往为了得到高力学强度，就必须牺牲支架的孔隙率，孔道的贯通性也无法有效保证。新型理想的人工骨组织工程支架材料除了应具备优良的生物相容性、生物活性以及良好的孔隙结构和力学性能外，还应该具备进一步促进细胞的黏附、增殖和分化的能力，促进骨组织的再生，缩短骨修复过程的时间。水凝胶作为一种重要的组织工程支架材料，含水量丰富，与人体组织极为相似，具有良好的生物相容性和亲和性。生长因子是一种可以刺激细胞生长活动的细胞因子，通过与特异性的、高亲和的细胞膜受体结合，能够调节细胞的生长和蛋白的表型表达。药物缓释系统是指一种可以通过控制药物的释放速度和将药物定向释放以达到其最佳效果的技术。而药物缓释体系主要是通过一系列化学或物理方法把特定的药物包埋在高分子水凝胶再通过注射或其他方式进入体内。水凝胶中负载的药物可以在自身扩散作用及高分子水凝胶的缓慢降解的共同作用下缓慢释放到人体所需要的部位，并且可以保持长久而平稳的药效。此外，可以通过控制凝胶材料的相对分子质量来适当调节和控制支架材料的降解速率，从而有效达到控制释放的目的。鉴于现有的技术的缺点，有必要研究制备一种可降解的生长因子缓释的三维多孔磷酸钙陶瓷支架的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，它能有效地实现生长因子缓释，促进血管和内皮化生长以及骨细胞的增殖分化。本专利技术的目的是通过以下的技术方案来实现的:，采用如下的步骤:步骤一:取用界面法制备出的三维多孔支架，清洗、烘干，备用；步骤二:聚乳酸层的复合，将聚乳酸溶于丙酮中，配成质量体积比为10%溶液，再加入10%的羟基磷灰石粉末，超声分散后弃去底部沉淀，把清洗后的三维多孔支架浸没于聚乳酸溶液中，一分钟后取出并甩干，备用；步骤三:用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的RGD接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N-琥珀酰壳聚糖溶液，将它们按体积比为9/1~5/5混合，得到水凝胶溶液，在该溶液中加入5~10ng/mL浓度的生长因子和包覆生长因子的海藻酸钠微球，迅速搅拌混合均匀；步骤四:将复合了聚乳酸的三维多孔支架浸入水凝胶溶液中，尽快使其包覆均匀，取出后去除表面多余的水凝胶并进行冷冻干燥，得到生长因子缓释的三维多孔支架复合层。所述的复合层为表面双层复合，并且可以完全降解。所述的水凝胶为氧化海藻酸钠和N-琥珀酰壳聚糖的混合物。所述的氧化海藻酸钠为精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列接枝后的氧化海藻酸钠。所述的水凝胶和氧化海藻酸钠微球中都包覆了生长因子。所述的生长因子至少为血管内皮生长因子、细胞分化生长因子、转化生长因子中的一种。本专利技术与现有技术相比的优点和效果:采用聚乳酸对三维多孔陶瓷支架进行复合，聚乳酸本身具有良好的生物相容性，复合之后在支架表面形成一层保护薄膜且不影响其孔道的贯通性，以达到固定支架表面颗粒的目的，从而防止支架在植入过程中有碎屑掉入体内组织，引起炎症反应。与其他支架包覆方法相比，本专利技术在聚乳酸溶液分散了羟基磷灰石粉末，一方面羟基磷灰石具有骨诱导和骨传导性，与支架的成分一致，另一方面羟基磷灰石的加入一定程度上提高的支架力学性能并且具有生产工艺简单，生产成本低的优点。本专利技术创新还在于，对聚乳酸复合后的三维多孔支架再次复合了载入生长因子的水凝胶，并且在水凝胶中加入了包覆生长因子的海藻酸钠微球进行改性。海藻酸钠微球载入的生长因子主要在骨修复后期发挥作用，海藻酸钠包覆后有利于防止生长因子的提前释放，而失去作用。随着水凝胶和海藻酸钠在生物体内的降解，实现生长因子的分步释放，促进组织血管和内皮化生长和成骨细胞的分化增殖，缩短骨修复过程的时间，并且可以完全降解，最终完全转化成骨。因此，本专利技术无疑提供了性能更加优良的生长因子缓释的双层复合三维多孔支架的制备方法，这也将成为更优良的骨组织工程的支架材料和骨修复材料。【附图说明】如下:图1为本专利技术的制备工艺流程图2为本专利技术海藻酸钠微球的扫描电子显微镜照片图3为本专利技术扫描电子显微镜照片其中(A)复合之前的支架照片；(B)聚乳酸复合的支架照片；(C)聚乳酸和水凝胶双层复合的支架照片(放大倍数为50倍)(D)、(E)、(F)分别为上述支架对应部位的照片(放大倍数为1000倍)图4为本专利技术植入实验动物体内4周后，骨修复对比情况不同倍数照片【具体实施方式】本专利技术的制备工艺流程如图1所示，除特别申明的外，所用原料均为化学纯，下面用实施例详细表述本专利技术:实施例1:称取2.0g聚乳酸溶于20mL配成质量体积比为10%的溶液，再加入质量分数10%的羟基磷灰石干粉，超声分散后弃去底层沉淀。将备用三维多孔支架置于该溶液中，一分钟后取出甩干；用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列(RGD)接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N-琥珀酰壳聚糖溶液。灭菌后将9mL N-琥珀酰壳聚糖溶液和ImL RGD接枝氧化海藻酸钠溶液混合，并快速搅拌均匀。将之前复合了聚乳酸的三维多孔支架放入该混合溶液中，快速包覆均匀后，去除表面多余水凝胶；冷冻干燥后得到具有生长因子缓释的三维多孔支架复合层。实施例2:称取2.0g聚乳酸溶于20mL配成质量体积比为10%的溶液，加入质量分数10%的羟基磷灰石干粉，超声分散后弃去底层沉淀，将备用三维多孔支架置于该溶液中，一分钟后取出甩干；用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的RGD接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N-琥珀酰壳聚糖溶液。灭菌后将9mL N-琥珀酰壳聚糖溶液和ImLRGD接枝氧化海藻酸钠溶液混合，加入10ng/mL浓度的VEGF165 (血管内皮生长因子)、10ng/HiL浓度的BMP-2 (细胞分化生长因子)和IOmg载入TGF_beatl (转化生长因子)海藻酸钠微球并快速搅拌均匀，将之前复合了聚乳酸的三维多孔支架放入该混合溶液中，快速包覆均匀后，去除表面多余水凝胶；冷冻干燥后得到具有生长因子缓释的三维多孔支架复合层。实施例3:称取2.0g聚乳酸溶于20mL配成质量体积比为10%的溶液，加入质量分数10%的羟基磷灰石干粉，超声分散后弃去底层沉淀，将多孔支架置于分散液中，一分钟后取出甩干；用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的RGD接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N-琥珀酰壳聚糖溶液，灭菌后将8mLN-琥珀酰壳聚糖溶液和2mL RGD接枝氧化海藻酸钠溶液混合，加入10ng/mL浓度的VEGF165、10ng/mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备三维多孔支架复合层的方法，其特征在于：步骤一：取用界面法制备出的三维多孔支架，清洗、烘干，备用；步骤二：聚乳酸层的复合，将聚乳酸溶于丙酮中，配成质量体积比为10%溶液，再加入10%的羟基磷灰石粉末，超声分散后弃去底部沉淀，把清洗后的三维多孔支架浸没于聚乳酸溶液中，一分钟后取出并甩干，备用；步骤三：用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的RGD接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N?琥珀酰壳聚糖溶液，将它们按体积比为9/1～5/5混合，得到水凝胶溶液，在该溶液中加入5～10ng/mL浓度的生长因子和包覆生长因子的氧化海藻酸钠微球，迅速搅拌混合均匀；步骤四：将复合了聚乳酸的三维多孔支架浸入水凝胶溶液中，尽快使其包覆均匀，取出后去除表面多余的水凝胶并进行冷冻干燥，得到生长因子缓释的三维多孔支架复合层。

【技术特征摘要】
1.一种制备三维多孔支架复合层的方法，其特征在于: 步骤一:取用界面法制备出的三维多孔支架，清洗、烘干，备用； 步骤二:聚乳酸层的复合，将聚乳酸溶于丙酮中，配成质量体积比为10%溶液，再加入10%的羟基磷灰石粉末，超声分散后弃去底部沉淀，把清洗后的三维多孔支架浸没于聚乳酸溶液中，一分钟后取出并甩干，备用； 步骤三:用pH=7.4的磷酸缓冲溶液配制质量体积比为10%的RGD接枝的氧化海藻酸钠溶液和2.5%的N-琥珀酰壳聚糖溶液，将它们按体积比为9/1~5/5混合，得到水凝胶溶液，在该溶液中加入5~10ng/mL浓度的生长因子和包覆生长因子的氧化海藻酸钠微球，迅速搅拌混合均匀； 步骤四:将复合了聚乳酸的三维多孔支架浸入水凝胶溶液中，尽快使其包覆均匀，取出后去除表面多余的水凝胶并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪建新，闫浩然，陈太军，刘霞，翁杰，冯波，鲁雄，周绍兵，屈树新，段可，卢晓英，智伟，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：