一种软骨修复支架材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及组织工程支架【技术领域】，尤其是涉及一种软骨修复支架材料的制备方法，首先通过静电纺丝制备含有羟基磷灰石的壳聚糖纳米纤维，然后使用透明质酸封装，通过冻干的实验方法，制备的软骨修复支架材料。本发明的一种软骨修复支架材料的制备方法，得到的软骨修复支架材料具有较大的比表面积，有利于软骨细胞的生长和增殖，羟基磷灰石作为人体骨中的主要成分，为软骨细胞的生长提供的大量的必要原料，透明质酸是软骨液的主要成分，有利于给予软骨细胞一个良好的生长环境，同时透明质酸可以与壳聚糖复合，将纳米羟基磷灰石封装在壳聚糖纤维中，形成一种羟基磷灰石的缓释体系，生长因子可以促进软骨细胞快速增殖。
【专利说明】一种软骨修复支架材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及组织工程支架【技术领域】，尤其是涉及一种软骨修复支架材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]关节软骨是人体中较为特殊的一种组织，它没有血管、神经和淋巴细胞，因而自修复能力很差。目前临床上传统的治疗方法主要有微骨折术、软骨下骨钻孔术、软骨下磨削术、自体软骨移植和自体细胞移植术等，但是这些方法存在许多不足，且会给病人带来二次创伤。目前还没有一种方法能够成功的替代损伤部位并达到软骨再生的目的。
[0003]目前使用的软骨修复支架材料可大体分为天然支架材料和人工支架材料两大类。天然支架材料是来源于动、植物或者人体内天然存在的大分子材料，具有良好的生物相容性、组织亲合性。人工支架材料是目前研究较多的材料，主要有聚羟基乙酸、聚乳酸、以及聚酸酐等，可根据需要调整其物理、化学、生物力学和降解性能，容易加工成形，生产重复性好。目前的天然支架材料主要是通过将天然高分子等物质加工成水凝胶的形式作为软骨组织修复支架，但是水凝胶做成的软骨修复支架透气性以及细胞增殖和增长的性能差。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术中的问题，提供一种软骨修复支架材料的制备方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种软骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤:
[0006]步骤I)壳聚糖溶液的配制:配制质量浓度为l-10wt%壳聚糖的乙酸水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0007]步骤2)羟基磷灰石的壳聚糖溶液的配制:在步骤I)中壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，其质量浓度为10-25wt%，使将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0008]步骤3)水溶性合成高分子溶液的配制:配制质量浓度为1-1Owt^水溶性合成高分子的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0009]步骤4)静电纺丝液的配制:将步骤2)中的羟基磷灰石的壳聚糖溶液和步骤3)中的水溶性合成高分子的水溶液按体积比为5-9:1的比例混合均匀；
[0010]步骤5)静电纺丝法制备壳聚糖纳米纤维:将步骤4)中配制的溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压10~20kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离10~20cm，流速控制0.1~1.2ml / h，接收装置为接地的质量浓度为I一5wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
`[0011]步骤6)壳聚糖纳米纤维的提纯:将步骤5)得到的纳米纤维在去离子水中浸泡4-12小时，去除纳米纤维中的水溶性合成高分子，烘干得到壳聚糖纳米纤维；[0012]步骤7)软骨修复支架材料的制备:将步骤6)中的壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为l-10wt%的透明质酸水溶液中，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
[0013]为了提高壳聚糖的可纺性能，所述水溶性合成高分子为PVP、PVA、PE0和PEG中的一种或几种，可以有效促进壳聚糖纳米纤维的形成。
[0014]其体地，所述乙酸水溶液的质量浓度为l-5wt%。
[0015]为了加速细胞在软骨修复支架材料上的生长和增殖，所述透明质酸溶液含有生长因子。
[0016]作为优选，所述生长因子的含量为透明质酸质量的10-30%。
[0017]具体地，所述透明质酸的重均分子量为Mw=5000~2000000g / mol。
[0018]本发明的有益效果是:本发明的一种软骨修复支架材料的制备方法，得到的软骨修复支架材料具有较大的比表面积，有利于软骨细胞的生长和增殖，羟基磷灰石作为人体骨中的主要成分，为软骨细胞的生长提供的大量的必要原料，透明质酸是软骨液的主要成分，有利于给予软骨细胞一个良好的生长环境，同时透明质酸可以与壳聚糖复合，将纳米羟基磷灰石封装在壳聚糖纤维中，形成一种羟基磷灰石的缓释体系，生长因子可以促进软骨细胞快速增殖。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例，进一步对本发明进行阐述，应理解，引用实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
[0020]实施例1
[0021]一种软骨修复支架材料的制`备方法，包括以下步骤:
[0022]配制质量浓度为Iwt %壳聚糖的乙酸水溶液，所述乙酸水溶液的质量浓度为5wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0023]在壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为IOwt^，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0024]配制质量浓度为10Wt% PVP的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0025]将含有羟基磷灰石的壳聚糖溶液和PVP的水溶液按体积比为5:1的比例混合均匀；
[0026]将混合溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压10kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离10cm，流速控制0.1ml / h，接收装置为接地的质量浓度为lwt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
[0027]将纳米纤维在去离子水中浸泡4小时，去除纳米纤维中的PVP，烘干得到壳聚糖纳米纤维；
[0028]将壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为Iwt %、重均分子量为Mw=2000000g / mol的透明质酸水溶液中，所述透明质酸溶液含有生长因子，生长因子的含量为透明质酸质量的10 %，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
[0029]实施例2
[0030]一种软骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤:[0031]配制质量浓度为10wt%壳聚糖的乙酸水溶液，所述乙酸水溶液的质量浓度为lwt%，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0032]在壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为25wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0033]配制质量浓度为lwt% PEO的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0034]将含有羟基磷灰石的壳聚糖溶液和PEO的水溶液按体积比为9:1的比例混合均匀；
[0035]将混合溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压20kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离20cm，流速控制1.2ml / h，接收装置为接地的质量浓度为5wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
[0036]将纳米纤维在去离子水中浸泡12小时，去除纳米纤维中的PE0，烘干得到壳聚糖纳米纤维；
[0037]将壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为IOwt %、重均分子量为Mw=5000g / mol的透明质酸水溶液中，所述透明质酸溶液含有生长因子，生长因子的含量为透明质酸质量的30 %，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
[0038]实施例3 [0039]一种软骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤:
[0040]配制质量浓度为4wt%壳聚糖的乙酸水溶液，所述乙酸水溶液的质量浓度为4wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0041]在壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为15wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0042]配制质量浓度为3wt% PEG的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0043]将含有羟基磷灰石的壳聚糖溶液和PEG的水溶液按体积比为7:1的比例混合均匀；
[0044]将混合溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压16kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离10cm，流速控制0.9ml / h，接收装置为接地的质量浓度为2.5wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
[0045]将纳米纤维在去离子水中浸泡6小时，去除纳米纤维中的PEG，烘干得到壳聚糖纳米纤维；
[0046]将壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为4wt%、重均分子量SMw=1000OOg / mol的透明质酸水溶液中，所述透明质酸溶液含有生长因子，生长因子的含量为透明质酸质量的18 %，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
[0047]实施例4
[0048]一种软骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤:
[0049]配制质量浓度为3wt%壳聚糖的乙酸水溶液，所述乙酸水溶液的质量浓度为
3.5wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0050]在壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为22wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0051]配制质量浓度为10wt%水溶性合成高分子的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0052]将含有羟基磷灰石的壳聚糖溶液和PVA的水溶液按体积比为5-9: I的比例混合均匀；
[0053]将混合溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压20kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离18cm，流速控制1.2ml / h，接收装置为接地的质量浓度为5wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
[0054]将纳米纤维在去离子水中浸泡8小时，去除纳米纤维中的PVA，烘干得到壳聚糖纳米纤维；
[0055]将壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为4wt%、重均分子量SMw=200000g / mol的透明质酸水溶液中，所述透明质酸溶液含有生长因子，生长因子的含量为透明质酸质量的10 %，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。[0056]实施例5
[0057]一种软骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤:
[0058]配制质量浓度为5wt%壳聚糖的乙酸水溶液，所述乙酸水溶液的质量浓度为2wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液；
[0059]在壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为13wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液；
[0060]配制质量浓度为4wt%水溶性合成高分子的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液；
[0061 ] 将含有羟基磷灰石的壳聚糖溶液和PVA、PVP的水溶液按体积比为8:1的比例混合均匀；
[0062]将混合溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压12kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离11cm，流速控制1.1ml / h，接收装置为接地的质量浓度为2wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维；
[0063]将纳米纤维在去离子水中浸泡4小时，去除纳米纤维中的PVA、PVP，烘干得到壳聚糖纳米纤维；
[0064]将壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为4wt%、重均分子量为Mw=1000Og / mol的透明质酸水溶液中，所述透明质酸溶液含有生长因子，生长因子的含量为透明质酸质量的30 %，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
[0065]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤I)壳聚糖溶液的配制:配制质量浓度为l-10wt%壳聚糖的乙酸水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的壳聚糖溶液； 步骤2)羟基磷灰石的壳聚糖溶液的配制:在步骤I)中壳聚糖溶液中加入纳米羟基磷灰石，使其质量浓度为10-25wt%，将其充分搅拌，得到均一透明的羟基磷灰石的壳聚糖溶液； 步骤3)水溶性合成高分子溶液的配制:配制质量浓度为1-1Owt^水溶性合成高分子的水溶液，将其充分搅拌，得到均一透明的水溶性合成高分子的水溶液； 步骤4)静电纺丝液的配制:将步骤2)中的羟基磷灰石的壳聚糖溶液和步骤3)中的水溶性合成高分子的水溶液按体积比为5-9:1的比例混合均匀； 步骤5)静电纺丝法制备壳聚糖纳米纤维:将步骤4)中配制的溶液加入到溶液供给装置中，设置纺丝电压10~20kV，纺丝口与接收装置之间的纺丝距离10~20cm，流速控制0.1~1.2ml / h，接收装置为接地的质量浓度为l-5wt%的京尼平乙醇溶液，启动装置进行静电纺丝，在接收装置中收集到壳聚糖纳米纤维； 步骤6)壳聚糖纳米纤维的提纯:将步骤5)得到的纳米纤维在去离子水中浸泡4-12小时，去除纳米纤维中 的水溶性合成高分子，烘干得到壳聚糖纳米纤维； 步骤7)软骨修复支架材料的制备:将步骤6)中的壳聚糖纳米纤维浸泡在质量浓度为l-10wt%的透明质酸水溶液中，通过冷冻干燥机冻干，即可得到软骨修复支架材料。
2.如权利要求1所述的软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于:所述水溶性合成高分子为PVP、PVA、PEO和PEG中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于:所述乙酸水溶液的质量浓度为l-5wt%。
4.如权利要求1-3任一项所述的软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于:所述透明质酸溶液含有生长因子。
5.如权利要求4所述的软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于:所述生长因子的含量为透明质酸质量的10-30%。
6.如权利要求1所述的软骨修复支架材料的制备方法，其特征在于:所述透明质酸的重均分子量为Mw=5000~2000000g / mol。
【文档编号】A61L27/16GK103690991SQ201310690006
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李克尊, 张春红, 郭占东, 李晓辉 申请人:李克尊