[发明专利]一种近场熔体直写静电纺丝纤维支架的制备方法

说明书

本发明涉及生物医疗的技术领域，更具体地说，它涉及一种近场熔体直写静电纺丝纤维支架的制备方法，其技术方案要点是：S1、获取干燥的聚己内酯颗粒；S2、基于CAD制图软件，绘制纤维支架的打印路径，并将打印路径导入至静电纺丝机中，纤维支架包括用于模拟骨韧带的第一纤维支架和用于模拟骨结构的第二纤维支架；S3、将聚己内酯颗粒装入静电纺丝机的料筒内，在静电纺丝机的针头对应处放置收集装置，设定静电纺丝机的运行参数并启动，以获得第一纤维支架和第二纤维支架；S4、将N I H‑3T3成纤维细胞种在第一纤维支架的区域上，将Saos‑2骨细胞种在第二纤维支架的区域上；S5、将纤维支架卷成圆柱状支架。本发明可以制备出适用于骨韧带、骨结构修复的天然纤维支架。

技术领域

本发明涉及生物医疗的技术领域，更具体地说，它涉及一种近场熔体直写静电纺丝纤维支架的制备方法。

背景技术

近场熔体直写静电纺丝打印系统由一个连接到高压电源的喷嘴和一个可与喷嘴调节到相距0.5-3mm的接地收集器组成。在电场的作用下，喷嘴处的半球形液滴会被拉成圆锥形，称为“泰勒锥”。当电场力克服熔体的表面张力时，形成射流，带电射流过程包括快速拉伸、快速凝固和复杂的飞行模式。纤维的形成和形态由各种参数决定，包括材料的物理和化学性质(例如粘度、电导率和表面张力)，工艺参数(例如喷嘴到收集器的距离、施加的电压和流速)等。由于其具有更高的分辨率、可持续的材料供应系统和可优化的工艺参数，熔体直写静电纺丝技术能够直接打印微米级纤维的2D图案或3D结构。

生物材料、工程、化学和生物学的进步带来了许多创造天然细胞外基质类似物(即支架)的技术。为了再现组织特性，支架必须具有适当的微观结构特征。例如，肌腱组织中的胶原网络呈现一种规则的正弦形，在肌腱中起到缓冲或减震的作用。该结构允许纤维产生一定量纵向变形，但不会对组织造成损伤。正弦结构对胶原纤维的机械性能至关重要，但是该方面的制造目前研究较少。

天然韧带主要由一种呈正弦形的纤维组成的，胶原纤维的非线性力学行为是一种保护韧带免受机械损伤的机制，包含正弦纤维的3D生物支架制造技术将为韧带再生提供最有希望的选择。迄今为止，用于制造这些支架的大多数制造技术包括冻干，溶剂浇铸以及简单的编织，但它们无法重建天然韧带的微妙纤维结构。过去的几年中，溶液电纺丝是最常用于制造纤维支架的不同纤维形成技术，基本工作原理是使用静电力从聚合物溶液中生成连续纤维，然后将其收集到固定或动态收集器台上。溶液电纺丝可以制造具有模拟韧带形貌特征的纤维，但存在再现性问题且图案控制能力有限。有些研究通过使用平行电极，旋转心轴或牺牲材料等方法改善其制备工艺，但对纤维几何形状的控制仍然受到限制，尤其是三维结构。熔融电写打印是实现非直线纤维高度有序的3D支架的可控沉积的有效的方法，但残余电荷对纤维打印的影响不利于对纤维堆叠的控制该工艺受到电荷动力学的限制。

因此，亟需一种可以重建适用于骨韧带修复的纤维支架的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种近场熔体直写静电纺丝纤维支架的制备方法，可以制备出适用于骨韧带、骨结构修复的天然纤维支架，具有操作简便、适用性广的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种近场熔体直写静电纺丝纤维支架的制备方法，包括以下步骤：

S1、获取干燥的聚己内酯颗粒；

S2、基于CAD制图软件，绘制纤维支架的打印路径，并将所述打印路径导入至静电纺丝机中，所述纤维支架呈正弦形结构和网格结构的复合结构，所述纤维支架包括用于模拟骨韧带的第一纤维支架和用于模拟骨结构的第二纤维支架；

S3、将所述聚己内酯颗粒装入所述静电纺丝机的料筒内，在所述静电纺丝机的针头对应处放置收集装置，设定所述静电纺丝机的运行参数并启动，以获得所述第一纤维支架和第二纤维支架，所述第一纤维支架为正弦形结构，所述第二纤维支架为网格结构；