[发明专利]一种壳聚糖短纤维增强的纳米支架制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种壳聚糖短纤维增强的纳米支架制备方法，属生物医用材料 技术领域。

背景技术：

组织工程学是一门利用工程学和生命科学的原理研究和开发具有生物活性 的人工替代物以维持恢复或提高人体受损组织的功能的交叉学科。组织工程的 基本原理和方法是通过生物过程将自体或异体的活细胞诱导分化增殖后种植到 体外构建的细胞外基质模拟物(可生物降解支架)中，经体外培养形成细胞/支 架复合物，然后将该细胞/支架复合物移入患者体内受损的组织或器官部位，通 过植入细胞的增殖分化与周围组织整合，重建器官组织的缺损部位；同时，在 此过程中，可生物降解支架材料逐渐降解排出体外，最终完成受损器官组织的 再生。

组织工程包括“种子细胞”，“支架材料”，“细胞/支架复合物”三方面的内 容。其中，支架材料作为体外人工构建的细胞外基质模拟物是最为重要的内容。 它不仅为所种植细胞的黏附生长提供空间结构支撑，而且要引导细胞构建特定 功能的组织或器官。理想的组织工程支架通常必须具备的性能包括(1)具有良 好的生物相容性；(2)具有与特定组织生长相适应的微结构(织态结构、孔径、 孔隙率等)；(3)具有与特定组织生长相适应的降解与吸收速率；(4)加工性能 良好，有适宜的力学强度以满足体内外操作并适应再生的组织。

有研究表明，纳米与微米共存的空间结构可以为组织生长提供一种综合的 结构空间，是一种更为理想的亚微观结构形态。

聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物是良好的生物支架材料之一，生物相容性好， 能在体内完全降解。但作为支架材料，其降解较快，尤其是聚乳酸在体内的降 解产物乳酸易造成局部无痛炎症且强度较弱等缺点。研究表明聚乳酸、聚乳酸/ 乙醇酸共聚物与羟基磷灰石复合而成的多孔支架材料不仅可以提高多孔支架的 压缩强度，而且可以中和聚乳酸降解所产生的酸性，延缓聚乳酸的降解速度。

壳聚糖是一种碱性多糖，其结构和性质与细胞外基质的主要成分氨基葡聚 糖非常类似。它不仅具有天然材料良好的生物相容性和可降解性，而且壳聚糖 分子链上富含氨基，具备抗菌功能，且氨基和羟基基团可接枝改性，赋予其衍 生物独特的生物和材料方面的性能。所以壳聚糖作为一种新型的组织工程支架 材料越来越受到人们的重视。Madihally等于1999年制备了膜状，片状，管状， 球状的壳聚糖支架，平均孔径在1-250μm，但是强度较差。研究表明用共混方法 制备的聚乳酸/壳聚糖多孔复合支架材料，具有良好的微结构、机械性能和降解 性能，其炎症反应远远低于纯聚乳酸材料，并且具备良好的抗菌性，可以用作 细胞支架材料植入体内。但是，共混的一个典型缺点是降低聚乳酸的玻璃转化 温度，而且对于力学性能无明显改善；另外该方法也无法控制支架的结构。

我国专利CN1394654公开了组织工程用聚乳酸多孔支架的制备方 法。CN1418904公开了壳聚糖-聚乳酸接枝共聚物的制备方法。CN1316464公 开了聚乳酸/甲壳素类多孔支架材料的制备方法，包括聚乳酸/甲壳素类熔融多 孔支架材料、聚乳酸/甲壳素溶液多孔支架、聚乳酸/壳聚糖类接枝共聚多孔支 架材料的制备方法，制得的材料具有更好的生物相容性，消除了传统材料存在的 细菌性和无菌性反应。CN1895684采用纳米蜘蛛丝纤维、天然纳米蚕丝纤维、天 然纳米纤维素纤维、天然纳米甲壳素纤维以及天然纳米胶原纤维基制备了组织 工程支架，制备出的天然纳米纤维基组织工程细胞支架有着很好的承载强度、 可调控的支架孔隙率、很好的生物相容性与细胞亲和性。CN1919352公布了采 用静电纺丝法制备的壳聚糖纤维支架，可应用于仿生细胞外基质、伤口敷料、 酶、基因和药物的载体和仿生细胞外基质。

Song等(美国专利6699287)采用壳聚糖及其衍生物制备的支架可用于皮 肤的再修复，特别是皮肤烧伤。Ma等(美国专利6673285)采用聚乳酸、聚乙 醇酸等用粒子致孔法制备的多孔纤维状支架，支架具备良好的贯穿型孔结构， 易于细胞生长和分化，并具备良好的机械强度。Ma等(美国专利6146892)也 公布了采用热致相分离的方法制备的聚乳酸、聚乙醇酸支架，支架具备良好的 三维多孔结构，可用于器官移植，肌腱修复等组织工程领域。Mikos等(美国 专利5512600)采用醋酸乙烯或甲基丙烯酸纤维填充聚乳酸、聚乙醇酸支架， 所制得的支架具备良好的生物相容性和强度。