[0001]
本发明涉及组织工程骨修复领域，具体涉及一种组织工程骨修复用纤维及其制备方法。
[0002]
背景技术：
[0003]
磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement，cpc）于上世纪90年代由borwn和chow研制成功，是一种具有自固化性的非陶瓷型羟基磷灰石类人工骨材料。它由固相粉末和固化液按照一定的比例混合后形成易塑形的浆体，在短时间内自固化，最终的水化产物为与人体骨组织的无机成分和晶体结构相似的磷灰石。cpc具有良好的骨传导性和生物相容性。
[0004]
聚乳酸羟基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，plga）是由丙交酯（la）和乙交酯（ga）共聚得到的酯类高聚物，具有良好的生物相容性、完全的生物降解性，长期以来，在人体中用作控释体系具有安全性，组织工程技术通常将聚乳酸羟基乙酸共聚物通过静电纺丝技术制成一定直径的纳米纤维，但是材料本身具有一定的缺陷，材料不利于保存，在湿性环境下容易降解，这是由于纳米纤维的聚合物表面更容易与水接触，从而导致plga静电纺丝纤维在常温在容易降解，因此，亟待解决plga静电纺丝纤维降解问题，以提高plga静电纺丝纤维在室温下的稳定性。
[0005]
技术实现要素：
[0006]
本发明的目的在于提供一种组织工程骨修复用纤维，通过本发明公开的技术方案得到的骨修复用纤维可以减缓可降解材料的降解，有利于产品的储存。
[0007]
具体的，本发明采用以下技术方案：一种组织工程修复用纤维，其特征在于，所述组织工程修复用纤维包含内层和外层，所述内层为可降解聚合物，所述外层为可降解聚合物和磷酸钙的混合物。
[0008]
优选地，所述组织工程修复用纤维采用同轴静电纺丝技术制得。
[0009]
优选地，所述组织工程修复用纤维通过以下步骤制备而成：（1）内层溶液的制备，称取可降解聚合物溶解于溶剂中，制得内层溶液；（2）外层溶液的制备，将可降解聚合物加热熔解后加入磷酸钙粉末，混合并溶解于溶剂中，制得外层溶液；（3）同轴静电纺丝：内层针头直径与外层针头直径相差大于20μm，将步骤(1)所得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝。
[0010]
优选地，所述可降解聚合物选自聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或几种。
[0011]
优选地，步骤（1）中所述的溶剂选自氯仿、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的一种或几
种，步骤（2）中所述的溶剂选自氯仿、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的一种或几种。
[0012]
优选地，所述组织工程修复用纤维通过以下步骤制备而成：（1）内层溶液的制备：称取1-1.5g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为20%-30％的内层溶液。
[0013]
（2）外层溶液的制备：将3g-6g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至150-170℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将4-7g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是500-800rpm,搅拌时间40-60min，将1g-1.5g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌1-3h，得到质量体积比浓度为20%-30%的外层溶液。
[0014]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为20-120μm，外层直径为40-140μm，将步骤(1)所得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,优选地，步骤（3）中静电纺丝的参数为: 静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到40-140μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0015]
本发明还提供上述组织工程修复用纤维在组织工程中的应用。
[0016]
本发明又提供一种磷酸钙骨水泥，其特征在于，所述磷酸钙骨水泥包括以下组分：固相组分和液相组分，所述固相组分包括50-70重量份磷酸钙，10-20重量份所述的组织工程骨修复纤维；所述固化液为30-60重量份。
[0017]
优选地，所述磷酸钙骨水泥包括一下组分：固相组分和液相组分，所述固相组分包括60重量份α-磷酸三钙，10重量份所述的组织工程骨修复纤维；所述固化液为30重量份质量百分比4%的na2hpo4。
[0018]
本发明的有益效果：1、采用本发明的技术方案制备所得的组织工程骨修复用纤维在常温条件下减缓可降解材料的降解速度。
[0019]
2、采用本发明的技术方案制备所读的组织工程骨修复用纤维可以提高骨水泥的力学强度，有利于成骨细胞的生长。
具体实施方式
[0020]
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0022]
plga：cas号 26780-50-7，购买自广州创赛生物医用材料有限公司，产品编号：plg75-22，丙交酯：乙交酯=75-25。分子量为35-41万。
[0023]
α-磷酸三钙：采用专利cn 201910985810.x中的制备方法，再将其粉碎至5μm。
[0024]
实施例1
作为本发明所述的组织工程骨修复纤维的一种实施例，本实施例所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）内层溶液的制备：称取1g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为20％的内层溶液。
[0025]
（2）外层溶液的制备：将3g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至160℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将7g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是2000rpm,搅拌时间40-60min，将1g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌2h，得到质量体积比浓度为30%的外层溶液。
[0026]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为20μm，外层直径为40μm，将步骤(1)所得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到40μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0027]
实施例2作为本发明所述的组织工程骨修复纤维的一种实施例，本实施例所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）内层溶液的制备：称取1.2g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为24％的内层溶液。
[0028]
（2）外层溶液的制备：将4g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至160℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将6g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是2000rpm,搅拌时间40-60min，将1.2g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌2h，得到质量体积比浓度为24%的外层溶液。
[0029]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为80μm，外层直径为100μm，将步骤(1)所得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到100μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0030]
实施例3作为本发明所述的组织工程骨修复纤维的一种实施例，本实施例所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）内层溶液的制备：称取1.5g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为30％的内层溶液。
[0031]
（2）外层溶液的制备：将6g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至160℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将4g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是2000rpm,搅拌时间40-60min，将1.5g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌2h，得到质量体积比浓度为30%的外层溶液。
[0032]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为120μm，外层直径为140μm，将步骤(1)所
得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到140μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0033]
对比例1一种组织工程骨修复纤维，所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）静电纺丝溶液的制备：称取1.2g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为24％的静电纺丝溶液。
[0034]
（2）静电纺丝：针头直径为100μm，将步骤(1)所得到的静电纺丝溶液注入注射器中,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，静电纺丝溶液推进速率0.1ml/h，得到静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的静电纺丝纤维切割得到100μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0035]
本对比例与实施例2的区别是：静电纺丝纤维为单层纤维。
[0036]
对比例2一种组织工程骨修复纤维，所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）内层溶液的制备：称取1.2g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为24％的内层溶液。
[0037]
（2）外层溶液的制备：将4g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至160℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将10g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是2000rpm,搅拌时间40-60min，将1.2g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌2h，得到质量体积比浓度为24%的外层溶液。
[0038]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为80μm，外层直径为100μm，将步骤(1)所得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到100μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0039]
本对比例与实施例2的区别是：磷酸钙粉末的加入量。
[0040]
对比例3一种组织工程骨修复纤维，所述的组织工程骨修复纤维通过以下步骤制成：（1）内层溶液的制备：称取1.2g 聚乳酸羟基乙酸共聚物，溶于5ml氯仿中，得到质量体积比浓度为24％的内层溶液。
[0041]
（2）外层溶液的制备：将4g聚乳酸羟基乙酸共聚物粉末加入密炼机中加热至160℃，使聚乳酸羟基乙酸共聚物软化至粘度为103.3-106.9pa.s，将2g粒径为5-15μm的磷酸钙粉末加入密炼机中与plga混合，搅拌速度是2000rpm,搅拌时间40-60min，将1.2g混合物溶于5ml氯仿中，常温下磁力搅拌2h，得到质量体积比浓度为24%的外层溶液。
[0042]
（3）同轴静电纺丝：同轴针头的内层直径为80μm，外层直径为100μm，将步骤(1)所
得到的内层溶液注入内层注射器中，将步骤(2)的外层溶液注入外层注射器中，进行同轴静电纺丝,静电纺丝的参数为：静电电压30kv，接收距离22cm，内层溶液推进速率0.05ml/h，外层溶液推进速率0.1ml/h，得到同轴静电纺丝纤维，将静电纺丝得到的同轴静电纺丝纤维切割得到100μm厚的棒状条，再将棒状条放入乙醇中超声分散，得到分散的单根纤维，将纤维置于真空中干燥，得到分散的单根纤维。
[0043]
本对比例与实施例2的区别是：磷酸钙粉末的加入量。
[0044]
实施例4一种骨水泥，包括以下组分：固相组分和液相组分，所述固相组分包括60重量份α-磷酸三钙，10重量份实施例1制备的组织工程骨修复纤维；所述固化液为30重量份份质量分数4%的na2hpo4溶液。
[0045]
采用实施例4的制备方法，制备含有实施例2-3，对比例1-3的组织工程骨修复纤维的骨水泥，分别得到实施例5-6，对比例4-6。
[0046]
对实施例1-3，对比例1-3的组织工程骨修复纤维进行以下性能测试：1、降解测试：分别称取1g实施例1-3，对比例1-3的组织工程修复纤维置于温度37℃，湿度100%的环境中1天，5天，15天，采用药典乙交酯丙交酯共聚物（8515）中乙交酯和丙交酯含量测试方法测试组织工程修复纤维中聚乳酸羟基乙酸共聚物的剩余量，见表1。
[0047]
表1
组分1天(聚乳酸羟基乙酸共聚物含量%)5天(聚乳酸羟基乙酸共聚物含量%)15天(聚乳酸羟基乙酸共聚物含量%)实施例199.392.582.2实施例299.793.783.7实施例399.591.278.3对比例172.553.621.2对比例282.472.458.2对比例384.676.662.7
实验结果表明，骨水泥的加入可以减缓聚乳酸羟基乙酸共聚物的降解速度，有利于聚乳酸羟基乙酸共聚物在常温下的保存，实施例1-3的降解速度明显低于对比例1，并且静电纺丝过程中，外层溶液中磷酸钙粉末与聚乳酸羟基乙酸共聚物的配比也会影响聚乳酸羟基乙酸共聚物的降解速度。
[0048]
2、抗压强度将实施例4-6，对比例4-6固相粉末和固化液按比例混合，用药匙调和 30s 以形成均匀一致的骨水泥浆料，填入直径为6mm、高为12mm的不锈钢圆柱体模具中并施加0.7mpa的压力压实，将制成的圆柱体试样塞进直径6.5mm、高13mm的玻璃管中，然后置入温度为37℃、相对湿度为100％的环境中固化3d后，通过万能材料试验机测试试样的抗压强度，加载速率为1 mm/min，结果如表2所示。
[0049]
表2组别抗压强度（mpa）实施例428.9实施例532.4实施例629.6对比例419.4
对比例521.6对比例623.2实验结果表明，在骨水泥中加入组织工程骨修复纤维可以提高骨水泥的抗压强度，采用同轴静电纺丝技术制备得到的修复纤维进一步提高了骨水泥的抗压强度。
[0050]
3、动物实验将实施例4-6、对比例4-6所制的骨水泥分别植入到12只兔股骨髁部，均未见化脓或异常渗出，生物相容性好。
[0051]
实施例4的骨水泥植入3周后骨样组织附着增多，2个月后新骨向材料内部生长。
[0052]
实施例5的骨水泥植入2周后骨样组织附着增多，2个月后新骨向材料内部生长。
[0053]
实施例6的骨水泥植入3周后骨样组织附着增多，2个月后新骨向材料内部生长。
[0054]
对比例1的骨水泥植入6个月后新骨向材料内部生长。
[0055]
对比例2的骨水泥植入4个月后新骨向材料内部生长。
[0056]
对比例3的骨水泥植入4个月后新骨向材料内部生长。
[0057]
实验结果表明，实施例4-6的骨水泥通过加入组织工程骨修复纤维可以促进新骨的生成，由于聚乳酸羟基乙酸共聚物可以在体内快速降解，从而形成贯通的孔径，有利于成骨细胞在通道内的生长，从而促进新骨的生成。
[0058]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。