[发明专利]一种骨再生多重仿生支架材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种骨再生多重仿生支架材料及其制备方法，该方法是以生物活性纳米无机颗粒、水溶性天然蛋白和纳米纤维束的混合溶液为原料，通过包括预冷冻—冷冻处理—冷冻干燥—后处理的工艺流程，制得包括片层材料及分散在片层材料层间的插层结构的骨再生多重仿生支架材料，插层结构由纳米纤维束及其表面均匀且连续分布的生物活性纳米无机颗粒组成；水溶性天然蛋白与所述纳米纤维束的质量比为20:2～4；骨再生多重仿生支架材料中，生物活性纳米无机颗粒的含量为20～35wt％；本发明的一种骨再生多重仿生支架材料的制备方法，工艺简单，可控性好；制得的骨再生多重仿生支架材料，力学性能、材料表面粗糙度、细胞黏附生长和材料成骨活性好。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，涉及一种骨再生多重仿生支架材料及其制备方法。

背景技术

机体内的骨是一种致密的缔结组织，其在生命活动中扮演着重要的角色。正常情况下，骨组织有一定的再生和自我修复能力，但是由于严重创伤、肿瘤切除、交通意外等造成的大段骨缺损则只能采用骨移植的方法加以修复。目前采用的移植技术存在诸多不足，如供体缺乏、二次创伤、并发炎症、免疫排斥、成骨能力有限等问题，而骨组织工程技术的发展为骨修复提供了一种新的治疗途径。具有骨再生多重仿生支架材料的制备无疑会加快骨缺损的修复。丝素蛋白由于具有优异的生物相容性、可控的降解性、无免疫源性、优良的加工性等，成为了组织工程支架的理想材料之一。然而，研究表明纯丝素蛋白支架的力学性能较弱，难以匹配骨组织修复较高的力学性能需求。

公开号为CN106075591A的中国专利公开了一种以纳米纤维束增强天然高分子支架的相关技术，相关支架材料在骨组织修复中体现出了一定潜力。该专利公开内容显示随着插层材料(纳米纤维束)含量的增加，支架材料的力学强度会出现明显增加。然而，片层间插层数量的明显增加必然会导致支架孔径和孔隙率的显著下降，从而严重影响细胞朝向支架内部的生长和营养物质的快速交换。此外，该方案制备获得的支架材料表面较为平整、细胞在其上的初始黏附也会受到不利影响。截至目前，国内外还未见相关报道或专利来有效调和这一应用矛盾。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种骨再生多重仿生支架材料及其制备方法，其在增强水溶性天然蛋白基骨仿生片层支架材料的力学性能同时赋予其高的孔径和孔隙率，提升材料表面粗糙度的同时赋予支架较高的成骨活性。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种骨再生多重仿生支架材料，包括片层材料及分散在片层材料层间的插层结构；

所述片层材料是由水溶性天然蛋白通过冰模板法诱导自组装形成的；

所述插层结构由纳米纤维束及其表面均匀且连续分布的生物活性纳米无机颗粒组成；

水溶性天然蛋白与纳米纤维束的质量比为20:2～4；

骨再生多重仿生支架材料中，生物活性纳米无机颗粒的含量为20～35wt％。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种骨再生多重仿生支架材料，所述片层材料的片层厚度为5～25μm，片层间距为80～200μm(本发明中所指的片层间距是指平均片层间距)；所述骨再生多重仿生支架材料的孔隙率为80～95％，平均孔径为100～200μm。细胞在骨再生多重仿生支架材料中具有良好的黏附与增殖能力。孔隙率和孔径参数是与细胞良好生长密切相关的支架材料参数，适宜于细胞良好生长所需的支架平均孔径一般要大于100μm，孔隙率一般要大于80％。生物活性纳米无机颗粒的负载增大了骨再生多重仿生支架材料的孔径和孔隙率，进而使得其可容纳的水分子增多，连通性增强。上述参数的提升均有利于营养物质和代谢废物的输送，从而利于细胞在骨再生多重仿生支架材料上的黏附和生长。此外，生物活性纳米无机颗粒的负载还增大了材料表面的粗糙度，可进一步增强细胞的初始黏附。

如上所述的一种骨再生多重仿生支架材料，水溶性天然蛋白为丝素蛋白、丝胶蛋白、胶原蛋白或弹性蛋白；