[发明专利]一种生物玻璃纳米纤维多孔支架及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种生物玻璃纳米纤维多孔支架及其制备和应用，所述支架以含生物玻璃纳米纤维膜、天然高分子聚合物的原料，直接在模具中浇筑，冷冻干燥，交联，获得。本发明改进了生物玻璃作为医学材料的使用形式，通过共轭静电纺丝制备纳米纤维，同时创新性的引入明胶水溶液体系，有助于提高生物玻璃纳米纤维多孔支架的亲水性，作为骨修复材料时有利于骨组织的修复和再生。

技术领域

本发明属于多孔支架及其制备和应用领域，特别涉及一种生物玻璃纳米纤维多孔支架及其制备和应用。

背景技术

生物玻璃是指能实现特定的生物、生理功能的玻璃。将生物玻璃植入人体骨缺损部位，它能与骨组织直接结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。生物玻璃已成为材料科学、生物化学以及分子生物学的交叉学科，由于生物玻璃具有生物活性等特点，在组织工程支架材料、骨科、牙科、中耳、癌症治疗和药物载体等方面的应用前景可观。主要由Si、Na、Ca以及P的氧化物组成。生物活性玻璃作为一种既能与骨组织键合又能与软组织连接的活性材料,可通过降解过程实现对活性离子的控制释放,在临床生物医学方面得到长足发展。生物活性陶瓷支架可以通过释放具有生物活性的金属离子实现骨-软骨组织一体化修复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物玻璃纳米纤维多孔支架及其制备和应用，克服现有技术对生物玻璃材料作为支架微观结构调节性能较差、应用范围较窄的缺陷。

本发明的一种生物玻璃纳米纤维气凝胶，所述气凝胶以含生物玻璃纳米纤维膜、天然高分子聚合物的原料，直接在模具中浇筑，冷冻干燥，交联，获得。

所述天然高分子聚合物为富含活性基团如氨基、羧基等基团的天然高聚物。

所述天然高分子聚合物为明胶、丝素、海藻酸钠中的一种或几种。

本发明的一种生物玻璃纳米纤维气凝胶的制备方法，包括：

(1)分别配制高分子聚合物溶液；生物玻璃盐溶液；然后将高分子聚合物溶液、生物玻璃盐溶液、溶剂混合，得到纺丝液，静电纺丝，干燥，煅烧，得到生物玻璃纳米纤维膜；

(2)将生物玻璃纳米纤维膜和天然高分子聚合物水溶液混合，匀浆粉碎处理，得到生物玻璃纳米短纤维混合液；

(3)将上述生物玻璃纳米纤维混合液在模具中浇筑，冷冻干燥，得到未交联的生物玻璃纳米纤维多孔气凝胶，交联，得到交联后的生物玻璃纳米纤维气凝胶。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮PVP、明胶、丝素、海藻酸钠中的一种或几种；所述高分子聚合物溶液的溶剂为挥发性有机溶剂，包括但不限于无水乙醇；所述高分子聚合物溶液质量百分浓度为10％-20％；

所述步骤(1)中生物玻璃盐溶液含原硅酸四乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙、硝酸锶溶于盐酸乙醇水溶液中，得到生物玻璃盐溶液，溶质的质量百分浓度为5％-15％；其中原硅酸四乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙、硝酸锶的质量比为其中原硅酸四乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙、硝酸锶的质量比为0.5-1.5：0.1-0.5：0.1-0.5：0.1-0.5。

进一步，所述原硅酸四乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙、硝酸锶的质量比为1.34：0.116：0.148：0.132。

进一步地，所述生物玻璃盐溶液成分及各成分的比例不是固定的，可以在合理范围内进行调整，如提高生物玻璃中二氧化硅的含量，可在组分中增加原硅酸四乙酯的含量；也可以添加其它有利于骨修复的成份，如添加一定比例的无水氯化铜在该生物玻璃中，可促进骨修复。

进一步，如生物玻璃盐溶液成分中，原硅酸四乙酯称取1.34g、磷酸三乙酯称取0.116g、四水硝酸钙称取0.148g、硝酸锶称取0.132g、1mol/L HCL量取0.1ml、无水乙醇量取4ml、去离子水3ml，在磁力搅拌器作用下制备生物玻璃盐溶液。