[发明专利]一种基于微球选择性激光烧结的梯度叠层多孔支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种多孔支架的选择性激光烧结的制备方法，更具体地说，涉及一种用于骨软骨组织修复的、组分及含量呈梯度分布的多孔组织工程支架的制备方法。

背景技术

外伤、肿瘤、关节炎经常会导致关节软骨的损伤，由于关节软骨中无血管，此外软骨细胞难以迁移至受损区域，导致关节损伤以后难以自愈。而组织工程为解决这一临床难题提供了新的手段。在关节软骨修复过程中，骨整合是评估修复效果的重要标准。

关节软骨（osteocartilage）结构复杂，具有天然的叠层结构，可分为软骨层、钙化软骨层、以及软骨下骨层。在空间结构上具有连通的多孔结构，在物质组成上具有层次结构，有机/无机组分含量呈现梯度变化的规律。软骨层由有机质组成，主要为透明质酸和硫酸软骨素等粘多糖；钙化软骨层中无机质-钙磷盐含量逐渐增加；软骨下骨层中高度矿化，结构组成已和骨质相似，无机质含量已达60%。用于组织修复的多孔支架的空间结构、物化组成及含量等因素对细胞的黏附、生长、增殖等过程具有重要作用。关节软骨各层细胞对支架有不同要求、而支架不同的物化组成及结构与骨质层的结合强度亦不同。因此，涉及软骨和软骨下骨的综合性缺损要求组织工程支架具有与天然软骨结构相似的多层结构。

目前为止，叠层支架的制备方法还较少,多为传统的溶液浇筑、粒子沥滤法或离心法。层层堆积成型法，是将不同粒径及不同量的制孔剂与待成型物质的溶液混合，通过不同制孔剂粒径层的叠加，制备出了梯度多孔的叠层支架（Werner J. et al. Mechanical properties and in vitro cell compatibility of hydroxyapatite ceramics with graded pore structure. Biomaterials, 2002, 23(21): 4285-94; Tampieri A. et al. Porosity-grade hydroxyapatite ceramics to replace natural bone. Biomaterials, 2001, 22(11): 1365-70. ）。离心法，利用离心力的作用使得不同粒径的制孔剂、生长因子或其他梯度变量实现在支架内的梯度分布，进而得到所需梯度分布的多孔支架（Se Heang Oh et al. Creating growth factor gradients in three dimensional porous matrix by centrifugation and surface immobilization. Biomaterials, 2011, 32: 8254-60；Se Heang Oh et al. In vitro and in vivo characteristics of PCL scaffolds with pore size gradient fabricated by acentrifugation method. Biomaterials, 2007, 28: 1664-71）。

然而目前为止，受加工成型手段制约，所制备的叠层支架多为简单的两层或三层支架，结构单一，层与层之间物相组成具有较大差异，往往出现分层现象，形成层间结构的不连续，导致无机/有机界面处结合强度低，影响支架的力学性能。且同时涉及物相、组分及孔径等因素的梯度分布较少，所得支架的孔间连通性差，孔形状不规则、尺寸不一致，精确度不易控制，重复性较差。 

针对上述问题，提出一种新型梯度叠层多孔支架，孔径和组分呈连续梯度变化，能够更好地模拟关节软骨的组织结构与功能，更有利于不同细胞的贴附、生长和增殖。由支架表层至底层钙磷材料的含量以及支架的孔径和孔隙率具有连续过渡的特征，大大增强了支架的力学性能及层与层之间的结合强度，同时与骨质层能够更好的结合。传统支架成型方法难以实现支架结构和组分的连续梯度变化,快速成型技术为该新型支架的制备提供了可能性。