[发明专利]一种用于制备肌肉肌腱复合组织的支架及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及组织支架及其制备方法，更具体地，涉及一种用于制备肌肉肌腱复合组织的支架及其制备方法。

背景技术：

组织工程中通常采用将合适的细胞与可降解的支架结合的方法，建立体内的功能性组织。用这种方法能够建立单一组织，但无法建立形态复杂、功能协调的复合组织。在骨骼肌系统中，肌肉与骨骼需要有序的结合以便将力在整个肌腱系统中传导，因此，制造有功能的肌腱联结点(MTJ)，是重建复杂的骨骼肌系统的关键。

理想的肌肉支架应当具有适应性、多孔性、能介导肌纤维的排列、包含相关生长因子，并能促进细胞的存活和增殖；理想的肌腱支架需要的大部分要求与肌肉支架相同，如孔隙度、排列方式、整合生长因子，促进细胞的存活和扩散，但其支架的机械需求与肌肉支架截然相反，肌腱支架应硬直而肌肉支架应柔顺。因此，理想的MTJ的支架，需要同时具有这两种不同的机械性质。肌肉产生的力量通过关节的运动进行传送，肌腱的功能是将肌肉产生力传递到目标地点的连接物，需要高刚度值。由于材料刚度差异，肌肉和肌腱组织对于压力的回应会造成不同的形变。对于同样的给定压力，肌肉比肌腱的形变比更高，而两者交界处具有介于中间的形变量。目前，通常是独立建立肌肉与肌腱系统，并没有将他们整合为一个复杂的组织。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于制备具有两种不同机械性质的肌肉肌腱复合组织的支架及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案实现：

一种用于制备肌肉肌腱复合组织的支架，其特征在于：支架由复合纤维材料采用联合电纺制成，支架分为高强度区、中等强度区、低强度区三个区域，复合纤维材料由重均分子量为5-30万的有机高分子以及生长因子构成。

所述的有机高分子为聚乳酸、聚ε-己内酯及胶原。

一种用于制备肌肉肌腱复合组织的支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乳酸/胶原以1∶1-1∶2的质量比混合，聚ε-己内酯/胶原以1∶1-1∶3的质量比混合，溶于有机溶液中，配制成静电纺丝溶液。

(2)用联合电纺来创建三个不同的支架区域：聚ε-己内酯/胶原区域，聚乳酸/胶原区域，以及重叠区域；用红色橡胶作为屏障控制重叠区域边界；两种溶液各5-10ml以孔径为15-20mm的钝针进行纺丝，通过注射泵控制流速为1-3ml/h，静电纺丝电压为20-30kv；芯棒的长度为5-15cm，屏障分别放置在离聚ε-己内酯/胶原区域端2-5cm、离聚乳酸/胶原区域端2-5cm处，重叠区域为1-3cm；芯棒边缘与针头之间的距离是5-15cm，旋转速率约为900-1100RPM；支架沿芯棒的长边取下，尺寸约10-12.9cm，然后将支架置于1-3％戊二醛蒸汽中使胶原与蒸汽交联2-5小时，最后将支架在真空中保存。

所述的有机高分子混合物所对应的溶剂分别为：聚乳酸/胶原溶于丙酮或六氟丙烯；聚乳酸/胶原溶于二甲基甲酰胺或二甲基甲酰胺与丙酮的混合液；聚ε-己内酯/胶原溶于氯仿或六氟丙烯；聚ε-己内酯/胶原溶于氯仿和乙醇的混合液。

所述的聚乳酸/胶原质量浓度为5-10％W/V，聚ε-己内酯/胶原质量浓度为10-20％W/V。

本发明的有益效果：按照本发明的方法制备的纤维支架，利用联合电纺来创建三个不同的支架区域，聚乳酸有良好生物相容性、生物可降解性并具有相对较高的强度；聚ε-己内酯具有良好的生物相容性、生物降解性及较低的强度；两种聚合物都与胶原混合，可以改善细胞粘附性，用戊二醛交联可以增加支架的机械完整性，并防止胶原溶于水；工艺简单、成本低，适合大规模生产，可应用于制造肌肉肌腱复合组织的支架。

具体实施方式：

以下描述本发明的优选实施方式，但并非用以限定本发明。

实施例1：

按照如下方法用于制备肌肉肌腱复合组织的支架：

(1)配制静电纺丝溶液：将聚乳酸胶原以1∶1的质量比混合，聚ε-己内酯/胶原以1∶1的质量比混合，溶于六氟丙烯；其中，聚乳酸/胶原质量浓度为5％W/V，聚ε-己内酯/胶原质量浓度为10％W/V。

(2)制备支架：用联合电纺来创建三个不同的支架区域：聚ε-己内酯/胶原区域，聚乳酸/胶原区域，以及重叠区域；用红色橡胶作为屏障物来更好地控制重叠；两种溶液各5ml以孔径为18mm的钝针进行纺丝，通过注射泵控制流速为1ml/h，静电纺丝电压为20kv；芯棒的长度为10cm，屏障分别放置在离聚ε-己内酯/胶原区域端3.5cm、离聚乳酸/胶原区域端3.5cm处，重叠区域为3cm；芯棒边缘与针头之间的距离是10cm，旋转速率约为1000RPM；支架沿芯棒的长边取下来，尺寸约11cm，然后将支架置于2.5％戊二醛蒸汽中使胶原与蒸汽交联2小时，最后将支架在真空中保存。