专利名称：一种微纳米纤维骨修复支架及其制备方法
技术领域：
本发明涉及组织修复材料，具体涉及一种内嵌复合颗粒的微纳米纤维骨修复支架及其制备方法。
背景技术：
因疾病和外伤造成的骨缺损是一种常见的骨科问题。自体骨、异体骨和人造骨填充组织工程材料是骨修复手术中常采用三类材料。自体骨无排异具有很好的修复效果，但自体骨填充需要从健康的骨组中采集，存在损伤、骨量不足的缺点。特别是当需要进行大段骨填充时，很难采集到合适大小和形状的自体骨。现有技术中有采用天然牛骨或其它动物骨为材料，通过脱细胞分别去除软骨和骨的抗原性，采用冷冻-冻干法，制备适合骨组织生长的支架。这种异体骨虽然可以克服骨量不足的问题，但同时存在排异和感染的风险，如牛骨具有感染牛海绵状脑病(疯牛病)是的潜在风险。因此，可以克服异体骨带来的风险的人 造骨填充材料在临床上得到了广泛的应用。通常人们认为好的骨填充材料需要具备如下各特性1、无组织危害性；2、高骨传导性；3、能与骨置换；在细胞培养实验中、通常采用细胞培养的方法观察骨填充材料的诱导性；在动物实验中，优良的骨填充材料应具有以下特点炎症反应轻、诱导自体骨生长、并取代填充材料降解后的缝隙。羟基磷灰石等无机骨修复材料具有较好的骨传导性，研究人员对其作了很多开拓性工作。通常采用以下方法，化学合成羟基磷灰石粉末材料后，烧结羟基磷灰石粉末形成的烧结体作为骨填充材料，通过调整植入材料的降解时间、空隙度及硬度以达到较好的植入效果。在实际应用中，羟基磷灰石烧结类陶瓷人体吸收性较差，仍然存在异物残留等问题，在临床治疗中，有长期植入骨不成活病例的发生。由于磷酸类钙盐具有较好的骨传导活性和骨置换性，为调整骨填充材料的降解速度及生物活性，研究人员仍在对各种磷酸类、碳酸类钙盐及其复合材料进行广泛研究。另外，创伤性骨缺损易感染，多不能一期手术植骨，需大量抗生素预防治疗，增加了患者痛苦和经济负担，虽然微纳米仿生骨材料有良好的组织相容性，但若单纯植入，仍不能避免感染发生，往往效果欠佳。并且虽然单纯的微纳米无机仿生骨材料对骨有一定的诱导作用，但诱导能力不足，不能证明其具有促进骨生长的作用。为弥补无机材料的不足，人们研究采用生物吸收性有机聚合物材料。在活体组织中，生物吸收性有机聚合物材料具有较好的降解可控性，并已经在其它领域做了广泛的研究。有机骨填充材料能够改善仿生骨材料的韧性并增强力学性能以及其可吸收性和组织相容性，可实现对骨组织的诱导再生，并且最终被人体吸收。有机聚合物骨填充材料的历程经历了如下阶段，从简单粉碎聚合物制备的颗粒状骨填充材料到以先进组织工程技术为基础的新型骨填充材料。组织工程首先由Wofter于1984年提出，特指血管组织的体外构建。1988年，美国科学基金会(NSF)专门作了以下界定“应用工程科学和生命科学的原理和方法，认识哺乳动物正常和病理组织与器官的结构-功能关系，并开发具有生物活性的人工替代物，以恢复、维持或改善组织、器官的功能”。骨组织工程中研究专注于可降解支架材料形成的多孔细胞支架上，活细胞在生长因子的作用下，修复组织缺损。近年开发了聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、壳聚糖(Chitosan)等各类有机材料体系。并开发出了电纺、临界二氧化碳致孔、微粒盐致孔等技术。静电纺丝技术是利用静电作用力对液体的吸引形成细流，经拉伸、溶剂挥发形成纤维，可制备直径几纳米到微米间的纤维。静电纺丝制备的支架材料，在组织工程修复中得到了广泛的应用。CN200910153388. 8公开一种将羟基磷灰石纳米颗粒配成悬浮液，然后添加聚(乳酸-羟基乙酸)，得到羟基磷灰石与聚(乳酸-羟基乙酸)的混合液，将混合液进行静电纺丝，获得骨修复用聚(乳酸-羟基乙酸)/羟基磷灰石纳米纤维复合膜支架，该技术提高了支架的诱导骨组织生长的性能。但是这种支架中不含有生长因子与药物，创伤性骨缺损易感染，多不能一期手术植骨，虽然纳米仿生骨材料有良好的组织相容性，但若单纯植入，仍不能避 免感染发生，往往效果欠佳。组织工程技术应用于人体组织修复存在以下问题，当周围组织具备较高的活性，大量细胞吸附于支架上。然而如果周围组织活性低，则需采用生长因子疗法。生长因子疗法是指在细胞增殖和分化的位点提供生长因子。普遍认为直接注射生长因子无效，因为生长因子会很快的从这个位点扩散或被酶降解。因此必须解决生长因子的缓释问题，如分子生物学采用的各类基因转染技术(腺病毒、电击穿等)；如电纺技术中采用的复合夹心结构等。将生长因子制备成高分子缓释颗粒，直接通过静电纺丝制备骨修复材料的话，静电纺丝过程会对高分子缓释颗粒发生部分溶解，从而破坏缓释效果。另外，电纺等工艺制备骨组织工程支架技术，经历了从单一成分的有机物支架，到加入钙类化合物制备微观仿生结构支架，并进一步调整加入颗粒的微观结构使组织工程支架具有更强的诱导组织生长作用，如使用胶原与磷酸钙制备的复合颗粒(浙江大学唐睿康教授课题组)。该类复合颗粒同样存在静电纺丝过程会对胶原部分溶解，削弱了复合颗粒的诱导组织生长作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微纳米纤维骨修复支架，这种微纳米纤维骨修复支架中含有以医用生物可降解无机盐为壳的复合颗粒，复合颗粒嵌入并固定于纤维中，并且可加载生长因子和/或药物，可以提高骨修复材料的骨修复性能，另夕卜，通过包裹在单独由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球外表面的医用可降解无机盐外壳，解决了由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球溶于电纺丝溶液从而造成修复效果下降的缺点。本发明的另一目的在于提供所述微纳米纤维骨修复支架的制备方法。本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现
一种微纳米纤维骨修复支架，所述微纳米纤维骨修复支架是在用于骨修复支架制备的可降解聚合物中添加复合颗粒，然后再制备成微纳米纤维得到；所述复合颗粒具有核壳结构，所述核为单独由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球，所述壳为医用生物可降解无机盐；
所述微观尺度上类骨结构的仿生活性微球为由高分子材料与无机盐组成。
作为一种优选方案，所述复合颗粒的核还可以含有促进骨修复的生长因子和/或药物。这样可以进一步提高骨修复材料的修复性能。作为一种优选方案，所述复合颗粒的粒径范围为l(Tl000iim。作为一种优选方案，所述微纳米纤维骨修复支架的纤维直径为0. r200umo所述复合颗粒分散在微纳米纤维骨修复支架的纤维上或分散在纤维的孔隙间。作为一种优选方案，所述微观尺度上类骨结构的仿生活性微球优选为具有插层结构。
作为一种优选方案，所述高分子材料为合成高分子材料或天然高分子材料，所述合成高分子材料为聚乳酸、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、壳聚糖或上述几种物质的共聚复合物；所述天然高分子材料为胶原、明胶、硫酸软骨素或透明质酸。作为一种优选方案，所述医用生物可降解无机盐优选为磷酸钙、硫酸钙、碳酸镁、氧化锌或生物玻璃；
所述用于骨修复支架制备的可降解聚合物优选为聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物、胶原、聚乙二醇、壳聚糖、聚丙交酯或聚对二氧环己酮。所述生长因子是指用于骨修复的生长因子，作为一种优选方案，所述生长因子优选为骨形态生长蛋白 BMP-I、BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-8 ;转化生长因子(TGF-P);生长分化因子⑶F-5、⑶F-6、⑶F-7 ;胰岛素样生长因子IGF- I和IGF- II ;成纤维细胞生长因子等，以及各类新型生长因子基团修饰类药物；
所述活性药物优选为透明质酸及其衍生物、硫酸软骨素、抗生素及抗炎症药物、如治疗骨结核的抗结核药物、治疗骨肿瘤的抗肿瘤药物、治疗骨髓炎的抗炎类药物等。所述微纳米纤维骨修复支架的制备方法，包括如下步骤
(1)制备复合颗粒的核；
(2)将步骤(I)所述核加入医用生物可降解无机盐的溶液中，静置，使医用生物可降解无机盐在核的表面上沉积，得到一种以医用生物可降解无机盐为壳的复合颗粒；
(3)将用于骨修复支架制备的可降解聚合物加入到有机溶剂中，得到质量浓度为5 15%的溶液，将步骤(2)所得复合颗粒加入上述得到的溶液中，使复合颗粒在溶液中的质量浓度为广10%，震荡分散，得到混合液；
(4)将步骤(3)所得混合液进行纺丝，并将纤维收成膜，得到所述微纳米纤维骨修复支架。所述的微观尺度上类骨结构的仿生活性微球是一种现有的产品，具体的制备方式可以参考现有技术，如(Nanoscale 2010，2，2456-2462)及相关文献。可以是采用常规的溶剂蒸发法或微乳法等技术制备得到，还可以是根据下述方法得到的具有无机-有机插层结构的微观尺度上类骨结构的仿生活性微球。所述具有插层结构微观尺度上类骨结构的仿生活性微球的具体制备方法可以按如下步骤进行
a、制备十二烷基磺酸钠含量为r40mM，高分子材料含量为0.Of 5g/L的溶液，并可选择性地添加或不添加0. l-10mg/ml的生长因子和/或药物，调节pH值至10. 5，得到溶液A;
b、制备硝酸钙含量为5 1000mM的硝酸钙溶液，调节pH值至10.5，得到溶液B ；
C、制备磷酸二氢钠含量为5 IOOOmM的磷酸二氢钠溶液，加入相对于磷酸二氢钠溶液体积0. 2^0. 5倍的异丙醇，调节pH值至10. 5，得到溶液C ；
d、按体积比A:B=0. 5 2:1 B:C=0. 5^1:1的用量，将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，缓慢滴加溶液C，溶液C的加入速度为0. 5^2ml/min,滴加过程中搅拌转速控制为40(T800rpm，直至不再产生沉淀，所述沉淀即为具有插层结构的高分子聚合物颗粒。所述的复合颗粒，是通过单独由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球在医用生物可降解无机盐溶液中进行自组装得到的。作为一种优选方案，步骤(2)中，所述医用生物可降解无机盐的溶液为由1(T200mM的无机盐、5 200mM的沉淀剂、IOOmM的沉淀形貌调整剂及有机溶剂组成的混合水溶液；
所述无机盐为氯化钙、硝酸锌、硝酸钙、氯化镁、硫酸钙或正硅酸乙酯； 所述沉淀剂为磷酸氢二钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或盐酸；
所述沉淀形貌调整剂为氯化镁等盐类、界面活性剂或络合剂；
所述有机溶剂为醇类溶剂。作为一种优选方案，所述以医用生物可降解无机盐为壳的复合颗粒可以按如下方法A、B或C制备
方法A:
将核放入含有摩尔浓度为10(T700mM的氯化钠、l(T25mM的氯化钙，l 10mM的磷酸氢二钠、IOlOmM的碳酸氢钠、5 15mM的氯化镁，及含有占总混合溶液体积20 30%的异丙醇、乙醇的混合水溶液中，静置24小时，在高分子聚合物颗粒的表面上形成一层磷酸钙外壳。硫酸钙、碳酸镁等外壳可参考此法制备。方法B
将核放入含有摩尔浓度为f 15mM的氢氧化钠，KTlOOmM的硝酸锌乙醇溶液，质量浓度riOg/L的聚乙烯吡咯烷酮的正己醇溶剂中，低速磁力搅拌20小时，并控制温度为40°C。高分子聚合物颗粒表面覆盖一层均匀的氧化锌薄膜。方法C
将适量表面活性剂加入到去离子水中得到质量浓度为5 50g/L的溶液，所述的表面活性剂为长链季铵盐类、环氧乙烯类等表面活性剂；添加核并使其终浓度为5 20g/L并搅拌均匀；随后在该溶液中加入正硅酸乙酯终浓度为3 12g/L，氯化钙的终浓度为l 20g/L，并用盐酸调节pH值为2，室温水解3飞个小时；随后加入磷酸氢二钠使其终浓度为f 18g/L，并用氢氧化钠调节PH值到9. 5^11，温度25飞5°C，中速搅拌下，反应6 24小时，在高分子聚合物颗粒表面包覆一层生物玻璃。作为一种优选方案，步骤(3)中，所述有机溶剂优选为六氟异丙醇、醋酸水溶液、氯仿或二氯甲烷。作为一种优选方案，步骤(4)中，所述静电纺丝的条件优选为微量注射泵的速率为广10毫升/小时，高压发生器的电压为15 30KV，接收装置的距离为1(T30厘米。本发明所述微纳米纤维骨修复支架在骨修复中的应用。更具体地，所述微纳米纤维骨修复支架通过折叠、缠绕等方式制备具有成块状或管状材料后填充进缺损的骨组织中，可进一步结合干细胞等疗法以治愈骨缺损。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明所述微纳米纤维骨修复支架，相对常规材料具有更高的活性，能够更好地吸附诱导细胞生长；所述的医用生物可降解的非水溶性无机盐外壳，保护了复合颗粒中的胶原、生长因子和/或药物，减少了电纺溶液体系对这些具有诱导组织生长作用的活性成分的影响，如以磷酸钙为外层，磷酸钙表面吸附骨细胞，其分解出的活性物质有利于骨细胞分化，且磷酸钙在被破骨细胞分解的同时释放活性物质，避免活性物质在早期释放出来，优化了释放条件；具有无机-有机插层结构的微观尺度上类骨结构的仿生活性微球，具有人体仿生结构，更有利于骨组织的修复。
图I为本申请所述复合颗粒的结构示意 图2为本申请所述复合颗粒的结构示意图。
具体实施例方式本申请所述复合颗粒的结构见图1，其中，I为含有生长因子和/或药物的具有缓释功能的高分子聚合物颗粒内核，2为医用生物可降解无机盐外壳。图2为实施例2所述具有插层结构的复合颗粒的结构示意图，其中，I为具有聚合物与无机盐的复合插层结构的内核，2为位于内核I表面覆盖一层无机盐。以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施例I
内油相的制备称取10 Ug生长因子BMP-2充分溶于Ig的水溶液中；称取0. 5g的聚乳酸溶解于IOg的二氯甲烷与丙酮体积比为2/1的油相中。将水相、油相两种溶液混合形成混合，高速均质机充分乳化lmin。将该乳液加入到含有0. 3g的聚乙二醇50g水溶液中，缓慢加入并超声分散，随后在25°C的环境中低速搅拌3小时，使有机溶剂挥发得到含生长因子的聚乳酸颗粒。将聚乳酸颗粒放入含有摩尔浓度为350mM的氯化钠、15mM的氯化钙，IOmM的磷酸氢二钠、20mM的碳酸氢钠、15mM的氯化镁的体积分数为25%的异丙醇混合水溶液中，静置24小时，在聚乳酸颗粒的表面上形成一层磷酸钙外壳。取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1) 5g，溶于六氟异丙醇50ml;随后加入上述磷酸钙外壳的聚乳酸高分子颗粒0. 5g，混合均匀。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为20KV，调节接收装置的距离为15厘米，将纤维收为膜状结构。实施例2
a、制备十二烷基磺酸钠含量为20mM，壳聚糖或明胶含量为0.15g/L的溶液，调节pH值至10. 5，得到溶液A;
b、制备钙离子浓度为500mM的钙盐溶液，调节pH值至10.5，得到溶液B ;
C、制备磷酸二氢钠含量为500mM的磷酸二氢钠溶液，加入相对体积0. 3倍的异丙醇，调节pH值至10. 5，得到溶液C ;
d、按体积比A: B: C=2:1:1的用量，将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，缓慢滴加溶液C，溶液C的加入速度为lml/min，滴加过程中搅拌转速控制为500rpm，直至不再产生沉淀，所述沉淀即为具有插层结构高分子颗粒。将具有插层结构高分子颗粒放入含有摩尔浓度为700mM的氯化钠、IOmM的氯化钙，IOmM的磷酸氢二钠、15mM的碳酸氢钠、IOmM的氯化镁的体积分数为25%的异丙醇混合水溶液中，静置24小时，在缓释颗粒的表面上形成一层磷酸钙外壳。取胶原5g，溶于醋酸盐混合水醇溶液中；随后加入插层结构无机外壳高分子颗粒
0.5g,混合均勻。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为15KV，调节接收装置的距离为10厘米，将纤维收为膜状结构，用戊二醛蒸汽交联。实施例3
a、制备十二烷基磺酸钠含量为20mM，壳聚糖或明胶含量为0.15g/L的溶液，并添加·BMP-7的生长因子，调节pH值至10. 5，得到溶液A;
b、制备钙离子浓度为为500mM的钙盐溶液，调节pH值至10.5，得到溶液B ；
C、制备磷酸二氢钠含量为500mM的磷酸二氢钠溶液，加入相对体积0. 3倍的异丙醇，调节pH值至10. 5，得到溶液C ;
d、按体积比A: B: C=2:1:1的用量，将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，缓慢滴加溶液C，溶液C的加入速度为lml/min，滴加过程中搅拌转速控制为500rpm，直至不再产生沉淀，所述沉淀即为具有插层结构高分子颗粒。将具有插层结构高分子颗粒放入含有摩尔浓度为700mM的氯化钠、IOmM的氯化钙，IOmM的磷酸氢二钠、15mM的碳酸氢钠、IOmM的氯化镁的体积分数为25%的异丙醇混合水溶液中，静置24小时，在缓释颗粒的表面上形成一层磷酸钙外壳。取胶原5g，溶于醋酸盐混合水醇溶液中；随后加入插层结构无机外壳高分子颗粒
0.5g,混合均勻。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为15KV，调节接收装置的距离为10厘米，将纤维收为膜状结构，用戊二醛蒸汽交联。实施例4
称取0. 5g的聚乳酸溶解于IOg的二氯甲烷与丙酮体积比为2/1的油相中。将实施例2制备的插层结构高分子缓释颗粒0. 7g加入到油相中并超声分散lmin。将该油相加入到含有0. 3g的聚乙二醇50g水溶液中，缓慢加入并超声分散，随后在25摄氏度的环境中低速搅拌3小时，使有机溶剂挥发得到复合结构含生长因子的聚乳酸颗粒。将复合结构聚乳酸颗粒放入含有摩尔浓度为300mM的氯化钠、20mM的氯化钙，IOmM的磷酸氢二钠、30mM的碳酸氢钠、15mM的氯化镁，及相对水溶液体积0. 3倍的异丙醇，乙醇的混合水溶液中，静置24小时，在聚乳酸颗粒的表面上形成一层磷酸钙外壳。取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9 :l)5g，溶于六氟异丙醇50ml ;随后加入磷酸隹丐外壳的聚乳酸颗粒0. 5g,混合均勻。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为7毫升/小时，调节高压发生器的电压为30KV，调节接收装置的距离为15厘米，将纤维收为膜状结构。
实施例5
取浓度为0. IM的氢氧化钠溶液0. 5ml，聚乙烯吡咯烷酮0. lg，正己醇19ml。搅拌机转速调整为600rpm，将0. 5g浓度为IM的硝酸锌乙醇溶液加入上述混合溶液中，持续搅拌20分钟。将实施例I制备的聚乳酸颗粒放入上述锌盐溶液中，低速磁力搅拌20小时，并控制温度为40°C。聚乳酸颗粒表面覆盖一层均匀的氧化锌薄膜。取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9 :1) 5g，溶于六氟异丙醇50ml ;随后加入上述氧化锌外壳的聚乳酸颗粒0. 5g,混合均勻。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为20KV，调节接收装置的距离为15厘米，将纤维收为膜状结构。实施例6
将5g的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠加入到400ml的去离子水中，加入实施例I制备的聚乳酸颗粒4g并搅拌均匀；
加入3g的正硅酸乙酯，4g的氯化钙，并用盐酸调整pH值为2，室温水解4个小时；随后加入5g的磷酸氢二钠，并用氢氧化钠调节pH值为10. 5,温度为40°C,搅拌转速600rpm,反应时间12小时。聚乳酸颗粒表面覆盖一层凝胶状生物玻璃。取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1) 5g，溶于六氟异丙醇50ml;随后加入上述生物玻璃外壳的聚乳酸颗粒0. 5g，混合均匀。将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为25KV，调节接收装置的距离为15厘米，将纤维收为膜状结构。实施例7
制备十二烷基磺酸钠含量为20mM，胶原含量为0. 15g/L的溶液，调节pH值至10. 5，得到溶液A;
制备钙离子浓度为500mM的钙盐溶液，调节pH值至10. 5，得到溶液B ；
制备磷酸二氢钠含量为500mM的磷酸二氢钠溶液，加入相对体积0. 3倍的异丙醇，调节pH值至10. 5，得到溶液C ;
按体积比A: B: C=2:1:1的用量，将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，缓慢滴加溶液C，溶液C的加入速度为lml/min,滴加过程中搅拌转速控制为500rpm,直至不再产生沉淀,所述沉淀即为具有插层结构颗粒。将5g的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠加入到400ml的去离子水中，加入上述的4g插层结构颗粒，并搅拌均匀；加入3g的正硅酸乙酯，4g的氯化钙，并用盐酸调整pH值为2，室温水解4个小时；随后加入5g的磷酸氢二钠，并用氢氧化钠调节pH值为10. 5，温度为40°C，搅拌转速600rpm，反应时间12小时。聚乳酸颗粒表面覆盖一层凝胶状生物玻璃。取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1) 5g，溶于六氟异丙醇50ml;随后加入上述生物玻璃外壳的聚乳酸颗粒0. 5g，混合均匀。
将上述溶液加入静电纺丝装置的注射器中，调节微量注射泵的速率为5毫升/小时，调节高压发生器的电压为25KV，调节接收装置的距离为15厘米，将纤维收为膜状结构。实施例8
用实施例3制得微纳米纤维骨修复支架进行兔动物实验。3只新西兰兔，体重2. 5±0. 5Kg，其中雌性I只，雄性2只。全麻后备皮，将动物置于专用手术台上，俯卧位，用碘伏酒精消毒，铺好无菌敷料，布巾钳固定好。切开兔腿部皮肤，使用剥离器分离骨膜，暴露胫骨骨板，用高速骨钻制造兔子胫骨缺损，缺损大小为lcmX2cm，将实施例3制得的材料折叠成扇形塞入缺损处，调整填充物高度，使其与骨缺损面平齐，缝合。术后14天，肉眼观察骨小梁较粗大，超声骨密度仪检测新生骨质致密，并有较多的编织骨形成。术后3个月，缺损的骨洞表面有骨痂形成。敲击骨痂，质地坚硬，与正常骨组织硬度相似，且骨痂颜色与自体骨颜色一致。康复期间无炎症反应。术后动物恢复良好，进食进水正常。肢体运动功能逐渐恢复后，未发现运动障碍。实施例9
用实施例6制得微纳米纤维骨修复支架进行兔动物实验。3只新西兰兔，体重2. 5±0. 5Kg，其中雌性I只，雄性2只。全麻后备皮，将动物置于专用手术台上，俯卧位，用碘伏酒精消毒，铺好无菌敷料，布巾钳固定好。切开兔腿部皮肤，使用剥离器分离骨膜，暴露胫骨骨板，用高速骨钻制造兔子胫骨缺损，缺损大小为lcmX2cm，将实施例6制得的材料折叠成扇形塞入缺损处，调整填充物高度，使其与骨缺损面平齐，缝合。术后14天，肉眼观察 骨小梁较粗大，超声骨密度仪检测新生骨质致密，并有较多的编织骨形成。术后3个月，缺损的骨洞表面有骨痂形成。敲击骨痂，质地坚硬，与正常骨组织硬度相似，且骨痂颜色与自体骨颜色一致。康复期间无炎症反应。术后动物恢复良好，进食进水正常。肢体运动功能逐渐恢复后，未发现运动障碍。实施例10
用实施例2制得微纳米纤维骨修复支架进行兔动物实验。3只新西兰兔，体重
2.5±0. 5Kg，其中雌性I只，雄性2只。全麻后备皮，将动物置于专用手术台上，俯卧位，用碘伏酒精消毒，铺好无菌敷料，布巾钳固定好。切开兔腿部皮肤，使用剥离器分离骨膜，暴露胫骨骨板，用高速骨钻制造兔子胫骨缺损，缺损大小为lcmX2cm，将实施例2制得的材料折叠成扇形塞入缺损处，调整填充物高度，使其与骨缺损面平齐，缝合。术后14天，肉眼观察骨小梁较粗大，超声骨密度仪检测新生骨质致密，并有较多的编织骨形成。术后3个月，新骨平整，但骨化中心周围的新生骨小梁较少，骨密质不足，新骨硬度较低。对比例I
阴性对照组，3只新西兰兔，体重2. 5±0. 5Kg，其中雌性I只，雄性2只。手术方法同实施例8，缺损大小lCmX2Cm。止血后直接进行包扎。术后三个月观察，骨缺损处无骨形成，且有炎症及紫红色血栓的形成。对比例2
阳性对照组，3只新西兰兔，体重2. 5±0. 5Kg，其中雌性I只，雄性2只。手术方法同实施例8，缺损大小lCmX2Cm。在缺损处植入P _磷酸钙骨水泥后缝合包扎。术后三个月观察，新骨较脆且不平整。从实施例8 10及对比例可以看出，本发明所述缓释微纳米纤维骨修复材料具有良好的骨修复性能。
权利要求
1.一种微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述微纳米纤维骨修复支架是在用于骨修复支架制备的可降解聚合物中，添加复合颗粒，然后再制备成微纳米纤维得到；所述复合颗粒具有核壳结构，所述核为単独由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球，所述壳为医用生物可降解无机盐； 所述微观尺度上类骨结构的仿生活性微球为由高分子材料与无机盐组成。
2.如权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述复合颗粒的核还含有促进骨修复的生长因子和/或药物。
3.如权利要求I所述的微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述复合颗粒的粒径范围为10 1000μ m。
4.如权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述微纳米纤维骨修复支架的纤维直径为O. Γ200 μ m。
5.如权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述复合颗粒分散在微纳米纤维骨修复支架的纤维上或分散在纤维的孔隙间。
6.如权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述高分子材料为合成高分子材料或天然高分子材料，所述合成高分子材料为聚乳酸、聚こ醇酸、聚甲基丙烯酸甲酷、壳聚糖或上述几种物质的共聚复合物；所述天然高分子材料为胶原、明胶、硫酸软骨素或透明质酸。
7.如权利要求1、2、5或6任意一项权利要求中所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述微观尺度上类骨结构的仿生活性微球具有插层结构。
8.如权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架，其特征在于，所述医用生物可降解无机盐为磷酸钙、硫酸钙、碳酸镁、氧化锌或生物玻璃； 所述用于骨修复支架制备的可降解聚合物为聚こ交酷-聚(L-乳酸)共聚物、胶原、聚こニ醇、壳聚糖、聚丙交酯或聚对ニ氧环己酮。
9.权利要求I所述微纳米纤维骨修复支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (O制备复合颗粒的核； (2)将步骤(I)所述核加入医用生物可降解无机盐的溶液中，静置，使医用生物可降解无机盐在核的表面上沉积，得到ー种以医用生物可降解无机盐为壳的复合颗粒； (3)将用于骨修复支架制备的可降解聚合物加入到有机溶剂中，得到质量浓度为5 15%的溶液，将步骤(2)所得复合颗粒加入上述得到的溶液中，使复合颗粒在溶液中的质量浓度为广10%，震荡分散，得到混合液； (4)将步骤(3)所得混合液进行纺丝，并将纤维收成膜，得到所述微纳米纤维骨修复支架。
10.如权利要求9所述微纳米纤维骨修复支架的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述纺丝为静电纺丝，所述静电纺丝的条件为微量注射泵的速率为f 10毫升/小吋，高压发生器的电压为15 30KV，接收装置的距离为10 30厘米。
全文摘要
本发明公开一种微纳米纤维骨修复支架。其是通过在用于骨修复的工程支架可降解聚合物中添加复合颗粒后，再制备成微纳米纤维得到；所述复合颗粒具有核壳结构，所述核为由高分子材料制备的聚合物颗粒或微观尺度上类骨结构的仿生活性微球，所述壳为医用生物可降解无机盐；所述微观尺度上类骨结构的仿生活性微球为由高分子材料与无机盐组成。所述微纳米纤维骨修复支架，具有更高的活性，能够更好地吸附诱导细胞生长；所述的医用生物可降解的非水溶性无机盐外壳，还能起到保护了复合颗粒中的胶原、生长因子和/或药物的作用；具有无机-有机插层结构的微观尺度上类骨结构的仿生活性微球，具有人体仿生结构，更有利于骨组织的修复。
文档编号A61L27/50GK102671244SQ20121018061
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者徐弢, 王国帅, 袁玉宇 申请人:广州迈普再生医学科技有限公司, 深圳迈普再生医学科技有限公司