[发明专利]一种聚乳酸纤维三维仿生多孔有序支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸纤维三维仿生多孔有序支架的制备方法。

背景技术

在设计三维仿生支架时，支架的孔隙结构是比较关键的参数。现有的组织工程技术是将细胞培养在利用生物材料制备的三维仿生支架上，这些生物材料必须具有良好生物降解性、生物相容性、特定的物理与力学性能以及化学稳定性(Karande TS,Ong JL,Agrawal CM.Diffusion in musculoskeletal tissue engineering scaffolds:Design issues related to porosity,permeability,architecture,and nutrient mixing.Ann Biomed Eng.2004；32:1728-43.)。其中，氧气和营养物质的传输、废弃物的去除、蛋白质传输和细胞迁移均与支架的孔隙率相关(Yang J,Shi GX,Bei JZ,Wang SG,Cao YL,Shang QX,et al.Fabrication and surface modification of macroporous poly(L-lactic acid)and poly(L-lactic-co-glycolic acid)(70/30)cell scaffolds for human skin fibroblast cell culture.J Biomed Mater Res.2002；62:438-46.)。孔隙率大小直接影响营养物质的扩散和组织的向内生长(Taboas JM,Maddox RD,Krebsbach PH,Hollister SJ.Indirect solid free form fabrication of local and global porous,biomimetic and composite 3D polymer-ceramic scaffolds.Biomaterials.2003；24:181-94.)；(Yang SF,Leong KF,Du ZH,Chua CK.The design of scaffolds for use in tissue engineering.Part II.Rapid prototyping techniques.Tissue Eng.2002；8:1-11)。较大的孔隙率能够方便细胞传输和组织向内生长(Kim BS,Mooney DJ.Development of biocompatible synthetic extracellular matrices for tissue engineering.Trends Biotechnol.1998；16:224-30.)；(Kuboki Y,Jin QM,Takita H.Geometry of carriers controlling phenotypic expression in BMP-induced osteogenesis and chondrogenesis.J Bone Joint Surg Am.2001；83A:S105-S15.)。当支架具有较大的孔隙率时，更有利于组织培养液的扩散效果，并且提供足够大的面积确保细胞-聚合物之间的相互作用(Freed LE,Vunjaknovakovic G,Biron RJ,Eagles DB,Lesnoy DC,Barlow SK,et al.Biodegradable Polymer Scaffolds for Tissue Engineering.Bio-Technol.1994；12:689-93.)。同时，适当的孔径也利于营养物质供应、气体扩散和代谢废弃物的去除(Yang SF,Leong KF,Du ZH,Chua CK.The design of scaffolds for use in tissue engineering.Part 1.Traditional factors.Tissue Eng.2001；7:679-89.)；(Zeltinger J,Sherwood JK,Graham DA,Mueller R,Griffith LG.Effect of pore size and void fraction on cellular adhesion,proliferation,and matrix deposition.Tissue Eng.2001；7:557-72.)。支架中纤维排列的方向性是另一个比较重要的参数。利用杂乱无序排列的纤维做成支架时，支架的机械性能较差，并且在替代高度有序组织时，容易使组织受到二次损伤([Newman AP,Anderson DR,Daniels AU,Dales MC.Mechanics of the Healed Meniscus in a Canine Model.Am J Sport Med.1989；17:164-75.)；(Beredjiklian PK,Favata M,Cartmell JS,Flanagan CL,Crombleholme TM,Soslowsky LJ.Regenerative versus reparative healing in tendon:A study of biomechanical and histological properties in fetal sheep.Ann Biomed Eng.2003；31:1143-52.)。