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一種微納米纖維骨修復支架及其制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210180611.X

申請日:

2012.06.04

公開號:

CN102671244B

公開日:

2015.01.21

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法律詳情: 專利權人的姓名或者名稱、地址的變更IPC(主分類):A61L 27/44變更事項:專利權人變更前:廣州邁普再生醫學科技有限公司變更后:廣州邁普再生醫學科技股份有限公司變更事項:地址變更前:510663 廣東省廣州市高新技術產業開發區科學城攬月路80號E區第三層變更后:510663 廣東省廣州高新技術產業開發區科學城攬月路80號E區第三層變更事項:共同專利權人變更前:深圳邁普再生醫學科技有限公司變更后:深圳邁普再生醫學科技有限公司|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A61L 27/44申請日:20120604|||公開
IPC分類號: A61L27/44; A61L27/50; A61L27/16; A61L27/18; A61L27/20; A61L27/22; A61L27/24; D01D1/02; D01D5/00 主分類號: A61L27/44
申請人: 廣州邁普再生醫學科技有限公司; 深圳邁普再生醫學科技有限公司
發明人: 王國帥; 徐弢; 袁玉宇
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CN201210180611.X

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|||102671244B||||||

法律狀態公告日:

2018.08.31|||2015.01.21|||2012.11.14|||2012.09.19

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摘要

本發明公開一種微納米纖維骨修復支架。其是通過在用于骨修復的工程支架可降解聚合物中添加復合顆粒后,再制備成微納米纖維得到;所述復合顆粒具有核殼結構,所述核為由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球,所述殼為醫用生物可降解無機鹽;所述微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球為由高分子材料與無機鹽組成。所述微納米纖維骨修復支架,具有更高的活性,能夠更好地吸附誘導細胞生長;所述的醫用生物可降解的非水溶性無機鹽外殼,還能起到保護了復合顆粒中的膠原、生長因子和/或藥物的作用;具有無機-有機插層結構的微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球,具有人體仿生結構,更有利于骨組織的修復。

權利要求書

1.一種微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述微納米纖維骨修復支架是在用于骨修復支架制備的可降解聚合物中,添加復合顆粒,然后再制備成微納米纖維得到;所述復合顆粒具有核殼結構,所述核為單獨由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球,所述殼為醫用生物可降解無機鹽;所述微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球為由高分子材料與無機鹽組成。2.如權利要求1所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述復合顆粒的核還含有促進骨修復的生長因子和/或藥物。3.如權利要求1所述的微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述復合顆粒的粒徑范圍為10~1000μm。4.如權利要求1所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述微納米纖維骨修復支架的纖維直徑為0.1~200μm。5.如權利要求1所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述復合顆粒分散在微納米纖維骨修復支架的纖維上或分散在纖維的孔隙間。6.如權利要求1所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述高分子材料為合成高分子材料或天然高分子材料,所述合成高分子材料為聚乳酸、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、殼聚糖或上述幾種物質的共聚復合物;所述天然高分子材料為膠原、明膠、硫酸軟骨素或透明質酸。7.如權利要求1、2、5或6任意一項權利要求中所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球具有插層結構。8.如權利要求1所述微納米纖維骨修復支架,其特征在于,所述醫用生物可降解無機鹽為磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、氧化鋅或生物玻璃;所述用于骨修復支架制備的可降解聚合物為聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物、膠原、聚乙二醇、殼聚糖、聚丙交酯或聚對二氧環己酮。9.權利要求1所述微納米纖維骨修復支架的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:(1)制備復合顆粒的核;(2)將步驟(1)所述核加入醫用生物可降解無機鹽的溶液中,靜置,使醫用生物可降解無機鹽在核的表面上沉積,得到一種以醫用生物可降解無機鹽為殼的復合顆粒;(3)將用于骨修復支架制備的可降解聚合物加入到有機溶劑中,得到質量濃度為5~15%的溶液,將步驟(2)所得復合顆粒加入上述得到的溶液中,使復合顆粒在溶液中的質量濃度為1~10%,震蕩分散,得到混合液;(4)將步驟(3)所得混合液進行紡絲,并將纖維收成膜,得到所述微納米纖維骨修復支架。10.如權利要求9所述微納米纖維骨修復支架的制備方法,其特征在于,步驟(4)中,所述紡絲為靜電紡絲,所述靜電紡絲的條件為:微量注射泵的速率為1~10毫升/小時,高壓發生器的電壓為15~30KV,接收裝置的距離為10~30厘米。

說明書

一種微納米纖維骨修復支架及其制備方法

技術領域

?本發明涉及組織修復材料,具體涉及一種內嵌復合顆粒的微納米纖維骨修復支架及其制備方法。

背景技術

因疾病和外傷造成的骨缺損是一種常見的骨科問題。自體骨、異體骨和人造骨填充組織工程材料是骨修復手術中常采用三類材料。自體骨無排異具有很好的修復效果,但自體骨填充需要從健康的骨組中采集,存在損傷、骨量不足的缺點。特別是當需要進行大段骨填充時,很難采集到合適大小和形狀的自體骨。現有技術中有采用天然牛骨或其它動物骨為材料,通過脫細胞分別去除軟骨和骨的抗原性,采用冷凍-凍干法,制備適合骨組織生長的支架。這種異體骨雖然可以克服骨量不足的問題,但同時存在排異和感染的風險,如牛骨具有感染牛海綿狀腦病(瘋牛病)是的潛在風險。因此,可以克服異體骨帶來的風險的人造骨填充材料在臨床上得到了廣泛的應用。

通常人們認為好的骨填充材料需要具備如下各特性:1、無組織危害性;2、高骨傳導性;3、能與骨置換;在細胞培養實驗中、通常采用細胞培養的方法觀察骨填充材料的誘導性;在動物實驗中,優良的骨填充材料應具有以下特點:炎癥反應輕、誘導自體骨生長、并取代填充材料降解后的縫隙。羥基磷灰石等無機骨修復材料具有較好的骨傳導性,研究人員對其作了很多開拓性工作。通常采用以下方法,化學合成羥基磷灰石粉末材料后,燒結羥基磷灰石粉末形成的燒結體作為骨填充材料,通過調整植入材料的降解時間、空隙度及硬度以達到較好的植入效果。在實際應用中,羥基磷灰石燒結類陶瓷人體吸收性較差,仍然存在異物殘留等問題,在臨床治療中,有長期植入骨不成活病例的發生。由于磷酸類鈣鹽具有較好的骨傳導活性和骨置換性,為調整骨填充材料的降解速度及生物活性,研究人員仍在對各種磷酸類、碳酸類鈣鹽及其復合材料進行廣泛研究。

另外,創傷性骨缺損易感染,多不能一期手術植骨,需大量抗生素預防治療,增加了患者痛苦和經濟負擔,雖然微納米仿生骨材料有良好的組織相容性,但若單純植入,仍不能避免感染發生,往往效果欠佳。并且雖然單純的微納米無機仿生骨材料對骨有一定的誘導作用,但誘導能力不足,不能證明其具有促進骨生長的作用。

為彌補無機材料的不足,人們研究采用生物吸收性有機聚合物材料。在活體組織中,生物吸收性有機聚合物材料具有較好的降解可控性,并已經在其它領域做了廣泛的研究。有機骨填充材料能夠改善仿生骨材料的韌性并增強力學性能以及其可吸收性和組織相容性,可實現對骨組織的誘導再生,并且最終被人體吸收。有機聚合物骨填充材料的歷程經歷了如下階段,從簡單粉碎聚合物制備的顆粒狀骨填充材料到以先進組織工程技術為基礎的新型骨填充材料。

組織工程首先由Wofter于1984年提出,特指血管組織的體外構建。1988年,美國科學基金會(NSF)專門作了以下界定:“應用工程科學和生命科學的原理和方法,認識哺乳動物正常和病理組織與器官的結構-功能關系,并開發具有生物活性的人工替代物,以恢復、維持或改善組織、器官的功能”。骨組織工程中研究專注于可降解支架材料形成的多孔細胞支架上,活細胞在生長因子的作用下,修復組織缺損。近年開發了聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、殼聚糖(Chitosan)等各類有機材料體系。并開發出了電紡、臨界二氧化碳致孔、微粒鹽致孔等技術。

靜電紡絲技術是利用靜電作用力對液體的吸引形成細流,經拉伸、溶劑揮發形成纖維,可制備直徑幾納米到微米間的纖維。靜電紡絲制備的支架材料,在組織工程修復中得到了廣泛的應用。

CN200910153388.8公開一種將羥基磷灰石納米顆粒配成懸浮液,然后添加聚(乳酸-羥基乙酸),得到羥基磷灰石與聚(乳酸-羥基乙酸)的混合液,將混合液進行靜電紡絲,獲得骨修復用聚(乳酸-羥基乙酸)/羥基磷灰石納米纖維復合膜支架,該技術提高了支架的誘導骨組織生長的性能。但是這種支架中不含有生長因子與藥物,創傷性骨缺損易感染,多不能一期手術植骨,雖然納米仿生骨材料有良好的組織相容性,但若單純植入,仍不能避免感染發生,往往效果欠佳。

組織工程技術應用于人體組織修復存在以下問題,當周圍組織具備較高的活性,大量細胞吸附于支架上。然而如果周圍組織活性低,則需采用生長因子療法。生長因子療法是指在細胞增殖和分化的位點提供生長因子。普遍認為直接注射生長因子無效,因為生長因子會很快的從這個位點擴散或被酶降解。因此必須解決生長因子的緩釋問題,如分子生物學采用的各類基因轉染技術(腺病毒、電擊穿等);如電紡技術中采用的復合夾心結構等。

將生長因子制備成高分子緩釋顆粒,直接通過靜電紡絲制備骨修復材料的話,靜電紡絲過程會對高分子緩釋顆粒發生部分溶解,從而破壞緩釋效果。另外,電紡等工藝制備骨組織工程支架技術,經歷了從單一成分的有機物支架,到加入鈣類化合物制備微觀仿生結構支架,并進一步調整加入顆粒的微觀結構使組織工程支架具有更強的誘導組織生長作用,如使用膠原與磷酸鈣制備的復合顆粒(浙江大學唐睿康教授課題組)。該類復合顆粒同樣存在靜電紡絲過程會對膠原部分溶解,削弱了復合顆粒的誘導組織生長作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種微納米纖維骨修復支架,這種微納米纖維骨修復支架中含有以醫用生物可降解無機鹽為殼的復合顆粒,復合顆粒嵌入并固定于纖維中,并且可加載生長因子和/或藥物,可以提高骨修復材料的骨修復性能,另外,通過包裹在單獨由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球外表面的醫用可降解無機鹽外殼,解決了由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球溶于電紡絲溶液從而造成修復效果下降的缺點。

本發明的另一目的在于提供所述微納米纖維骨修復支架的制備方法。

本發明的上述目的通過如下技術方案予以實現:

一種微納米纖維骨修復支架,所述微納米纖維骨修復支架是在用于骨修復支架制備的可降解聚合物中添加復合顆粒,然后再制備成微納米纖維得到;所述復合顆粒具有核殼結構,所述核為單獨由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球,所述殼為醫用生物可降解無機鹽;

所述微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球為由高分子材料與無機鹽組成。

作為一種優選方案,所述復合顆粒的核還可以含有促進骨修復的生長因子和/或藥物。這樣可以進一步提高骨修復材料的修復性能。

作為一種優選方案,所述復合顆粒的粒徑范圍為10~1000μm。

作為一種優選方案,所述微納米纖維骨修復支架的纖維直徑為0.1~200μm。

所述復合顆粒分散在微納米纖維骨修復支架的纖維上或分散在纖維的孔隙間。

作為一種優選方案,所述微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球優選為具有插層結構。

作為一種優選方案,所述高分子材料為合成高分子材料或天然高分子材料,所述合成高分子材料為聚乳酸、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、殼聚糖或上述幾種物質的共聚復合物;所述天然高分子材料為膠原、明膠、硫酸軟骨素或透明質酸。

作為一種優選方案,所述醫用生物可降解無機鹽優選為磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、氧化鋅或生物玻璃;

所述用于骨修復支架制備的可降解聚合物優選為聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物、膠原、聚乙二醇、殼聚糖、聚丙交酯或聚對二氧環己酮。

所述生長因子是指用于骨修復的生長因子,作為一種優選方案,所述生長因子優選為骨形態生長蛋白BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-8;轉化生長因子-β(TGF-β);生長分化因子GDF-5、GDF-6、GDF-7;胰島素樣生長因子?IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ;成纖維細胞生長因子等,以及各類新型生長因子基團修飾類藥物;

所述活性藥物優選為透明質酸及其衍生物、硫酸軟骨素、抗生素及抗炎癥藥物、如治療骨結核的抗結核藥物、治療骨腫瘤的抗腫瘤藥物、治療骨髓炎的抗炎類藥物等。

所述微納米纖維骨修復支架的制備方法,包括如下步驟:

(1)制備復合顆粒的核;

(2)將步驟(1)所述核加入醫用生物可降解無機鹽的溶液中,靜置,使醫用生物可降解無機鹽在核的表面上沉積,得到一種以醫用生物可降解無機鹽為殼的復合顆粒;

(3)將用于骨修復支架制備的可降解聚合物加入到有機溶劑中,得到質量濃度為5~15%的溶液,將步驟(2)所得復合顆粒加入上述得到的溶液中,使復合顆粒在溶液中的質量濃度為1~10%,震蕩分散,得到混合液;

(4)將步驟(3)所得混合液進行紡絲,并將纖維收成膜,得到所述微納米纖維骨修復支架。

所述的微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球是一種現有的產品,具體的制備方式可以參考現有技術,如(Nanoscale?2010,2,2456-2462)及相關文獻。可以是采用常規的溶劑蒸發法或微乳法等技術制備得到,還可以是根據下述方法得到的具有無機-有機插層結構的微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球。

所述具有插層結構微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球的具體制備方法可以按如下步驟進行:

a、制備十二烷基磺酸鈉含量為4~40mM,高分子材料含量為0.01~5g/L的溶液,并可選擇性地添加或不添加0.1-10mg/ml的生長因子和/或藥物,調節pH值至10.5,得到溶液A;

b、制備硝酸鈣含量為5~1000mM的硝酸鈣溶液,調節pH值至10.5,得到溶液B;

c、制備磷酸二氫鈉含量為5~1000mM的磷酸二氫鈉溶液,加入相對于磷酸二氫鈉溶液體積0.2~0.5倍的異丙醇,調節pH值至10.5,得到溶液C;

d、按體積比A:B=0.5~2:1??B:C=0.5~1:1的用量,將溶液B加入溶液A中,攪拌均勻后,緩慢滴加溶液C,溶液C的加入速度為0.5~2ml/min,滴加過程中攪拌轉速控制為400~800rpm,直至不再產生沉淀,所述沉淀即為具有插層結構的高分子聚合物顆粒。

所述的復合顆粒,是通過單獨由高分子材料制備的聚合物顆粒或微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球在醫用生物可降解無機鹽溶液中進行自組裝得到的。

作為一種優選方案,步驟(2)中,所述醫用生物可降解無機鹽的溶液為由?10~200?mM的無機鹽、5~200mM的沉淀劑、1~100mM的沉淀形貌調整劑及有機溶劑組成的混合水溶液;

所述無機鹽為氯化鈣、硝酸鋅、硝酸鈣、氯化鎂、硫酸鈣或正硅酸乙酯;

所述沉淀劑為磷酸氫二鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉或鹽酸;

所述沉淀形貌調整劑為氯化鎂等鹽類、界面活性劑或絡合劑;

所述有機溶劑為醇類溶劑。

作為一種優選方案,所述以醫用生物可降解無機鹽為殼的復合顆粒可以按如下方法A、B或C制備:

方法A:

將核放入含有摩爾濃度為100~700mM的氯化鈉、10~25mM的氯化鈣,1~10mM的磷酸氫二鈉、10~40mM的碳酸氫鈉、5~15mM的氯化鎂,及含有占總混合溶液體積20~30%的異丙醇、乙醇的混合水溶液中,靜置24小時,在高分子聚合物顆粒的表面上形成一層磷酸鈣外殼。硫酸鈣、碳酸鎂等外殼可參考此法制備。

方法B:

將核放入含有摩爾濃度為1~15mM的氫氧化鈉,10~100mM的硝酸鋅乙醇溶液,質量濃度1~10g/L的聚乙烯吡咯烷酮的正己醇溶劑中,低速磁力攪拌20小時,并控制溫度為40℃。高分子聚合物顆粒表面覆蓋一層均勻的氧化鋅薄膜。

方法C:

將適量表面活性劑加入到去離子水中得到質量濃度為5~50g/L的溶液,所述的表面活性劑為長鏈季銨鹽類、環氧乙烯類等表面活性劑;添加核并使其終濃度為5~20g/L并攪拌均勻;隨后在該溶液中加入正硅酸乙酯終濃度為3~12g/L,氯化鈣的終濃度為1~20g/L,并用鹽酸調節pH值為2,室溫水解3~5個小時;隨后加入磷酸氫二鈉使其終濃度為1~18g/L,并用氫氧化鈉調節pH值到9.5~11,溫度25~55℃,中速攪拌下,反應6~24小時,在高分子聚合物顆粒表面包覆一層生物玻璃。

作為一種優選方案,步驟(3)中,所述有機溶劑優選為六氟異丙醇、醋酸水溶液、氯仿或二氯甲烷。

作為一種優選方案,步驟(4)中,所述靜電紡絲的條件優選為:微量注射泵的速率為1~10毫升/小時,高壓發生器的電壓為15~30KV,接收裝置的距離為10~30厘米。

本發明所述微納米纖維骨修復支架在骨修復中的應用。

更具體地,所述微納米纖維骨修復支架通過折疊、纏繞等方式制備具有成塊狀或管狀材料后填充進缺損的骨組織中,可進一步結合干細胞等療法以治愈骨缺損。

與現有技術相比,本發明具有如下有益效果:

本發明所述微納米纖維骨修復支架,相對常規材料具有更高的活性,能夠更好地吸附誘導細胞生長;所述的醫用生物可降解的非水溶性無機鹽外殼,保護了復合顆粒中的膠原、生長因子和/或藥物,減少了電紡溶液體系對這些具有誘導組織生長作用的活性成分的影響,如以磷酸鈣為外層,磷酸鈣表面吸附骨細胞,其分解出的活性物質有利于骨細胞分化,且磷酸鈣在被破骨細胞分解的同時釋放活性物質,避免活性物質在早期釋放出來,優化了釋放條件;具有無機-有機插層結構的微觀尺度上類骨結構的仿生活性微球,具有人體仿生結構,更有利于骨組織的修復。

附圖說明

圖1為本申請所述復合顆粒的結構示意圖;

圖2為本申請所述復合顆粒的結構示意圖。

具體實施方式

本申請所述復合顆粒的結構見圖1,其中,1為含有生長因子和/或藥物的具有緩釋功能的高分子聚合物顆粒內核,2為醫用生物可降解無機鹽外殼。

圖2為實施例2所述具有插層結構的復合顆粒的結構示意圖,其中,1為具有聚合物與無機鹽的復合插層結構的內核,2為位于內核1表面覆蓋一層無機鹽。

以下結合實施例來進一步解釋本發明,但實施例并不對本發明做任何形式的限定。

實施例1

內油相的制備:稱取10μg生長因子BMP-2充分溶于1g的水溶液中;稱取0.5g的聚乳酸溶解于10g的二氯甲烷與丙酮體積比為2/1的油相中。將水相、油相兩種溶液混合形成混合,高速均質機充分乳化1min。將該乳液加入到含有0.3g的聚乙二醇50g水溶液中,緩慢加入并超聲分散,隨后在25℃的環境中低速攪拌3小時,使有機溶劑揮發得到含生長因子的聚乳酸顆粒。

將聚乳酸顆粒放入含有摩爾濃度為350mM的氯化鈉、15mM的氯化鈣,10mM的磷酸氫二鈉、20mM的碳酸氫鈉、15mM的氯化鎂的體積分數為25%的異丙醇混合水溶液中,靜置24小時,在聚乳酸顆粒的表面上形成一層磷酸鈣外殼。

取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1)5g,溶于六氟異丙醇50ml;隨后加入上述磷酸鈣外殼的聚乳酸高分子顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為20KV,調節接收裝置的距離為15厘米,將纖維收為膜狀結構。

實施例2

a、制備十二烷基磺酸鈉含量為20mM,殼聚糖或明膠含量為0.15g/L的溶液,調節pH值至10.5,得到溶液A;

b、制備鈣離子濃度為500mM的鈣鹽溶液,調節pH值至10.5,得到溶液B;

c、制備磷酸二氫鈉含量為500mM的磷酸二氫鈉溶液,加入相對體積0.3倍的異丙醇,調節pH值至10.5,得到溶液C;

d、按體積比A:B:C=2:1:1的用量,將溶液B加入溶液A中,攪拌均勻后,緩慢滴加溶液C,溶液C的加入速度為1ml/min,滴加過程中攪拌轉速控制為500rpm,直至不再產生沉淀,所述沉淀即為具有插層結構高分子顆粒。

??????將具有插層結構高分子顆粒放入含有摩爾濃度為700mM的氯化鈉、10mM的氯化鈣,10mM的磷酸氫二鈉、15mM的碳酸氫鈉、10mM的氯化鎂的體積分數為25%的異丙醇混合水溶液中,靜置24小時,在緩釋顆粒的表面上形成一層磷酸鈣外殼。

取膠原5g,溶于醋酸鹽混合水醇溶液中;隨后加入插層結構無機外殼高分子顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為15KV,調節接收裝置的距離為10厘米,將纖維收為膜狀結構,用戊二醛蒸汽交聯。

實施例3

a、制備十二烷基磺酸鈉含量為20mM,殼聚糖或明膠含量為0.15g/L的溶液,并添加BMP-7的生長因子,調節pH值至10.5,得到溶液A;

b、制備鈣離子濃度為為500mM的鈣鹽溶液,調節pH值至10.5,得到溶液B;

c、制備磷酸二氫鈉含量為500mM的磷酸二氫鈉溶液,加入相對體積0.3倍的異丙醇,調節pH值至10.5,得到溶液C;

d、按體積比A:B:C=2:1:1的用量,將溶液B加入溶液A中,攪拌均勻后,緩慢滴加溶液C,溶液C的加入速度為1ml/min,滴加過程中攪拌轉速控制為500rpm,直至不再產生沉淀,所述沉淀即為具有插層結構高分子顆粒。

??????將具有插層結構高分子顆粒放入含有摩爾濃度為700mM的氯化鈉、10mM的氯化鈣,10mM的磷酸氫二鈉、15mM的碳酸氫鈉、10mM的氯化鎂的體積分數為25%的異丙醇混合水溶液中,靜置24小時,在緩釋顆粒的表面上形成一層磷酸鈣外殼。

取膠原5g,溶于醋酸鹽混合水醇溶液中;隨后加入插層結構無機外殼高分子顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為15KV,調節接收裝置的距離為10厘米,將纖維收為膜狀結構,用戊二醛蒸汽交聯。

實施例4

稱取0.5g的聚乳酸溶解于10g的二氯甲烷與丙酮體積比為2/1的油相中。將實施例2制備的插層結構高分子緩釋顆粒0.7g加入到油相中并超聲分散1min。將該油相加入到含有0.3g的聚乙二醇50g水溶液中,緩慢加入并超聲分散,隨后在25攝氏度的環境中低速攪拌3小時,使有機溶劑揮發得到復合結構含生長因子的聚乳酸顆粒。

將復合結構聚乳酸顆粒放入含有摩爾濃度為300mM的氯化鈉、20mM的氯化鈣,10mM的磷酸氫二鈉、30mM的碳酸氫鈉、15mM的氯化鎂,及相對水溶液體積0.3倍的異丙醇,乙醇的混合水溶液中,靜置24小時,在聚乳酸顆粒的表面上形成一層磷酸鈣外殼。

取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1)5g,溶于六氟異丙醇50ml;隨后加入磷酸鈣外殼的聚乳酸顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為7毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為30KV,調節接收裝置的距離為15厘米,將纖維收為膜狀結構。

實施例5

取濃度為0.1M的氫氧化鈉溶液?0.5ml,聚乙烯吡咯烷酮0.1g,正己醇19ml。攪拌機轉速調整為600rpm,將0.5g濃度為1M的硝酸鋅乙醇溶液加入上述混合溶液中,持續攪拌20分鐘。

將實施例1制備的聚乳酸顆粒放入上述鋅鹽溶液中,低速磁力攪拌20小時,并控制溫度為40℃。聚乳酸顆粒表面覆蓋一層均勻的氧化鋅薄膜。

取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1)5g,溶于六氟異丙醇50ml;隨后加入上述氧化鋅外殼的聚乳酸顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為20KV,調節接收裝置的距離為15厘米,將纖維收為膜狀結構。

實施例6

將5g的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉加入到400ml的去離子水中,加入實施例1制備的聚乳酸顆粒4g并攪拌均勻;

加入3g的正硅酸乙酯,4g的氯化鈣,并用鹽酸調整pH值為2,室溫水解4個小時;隨后加入5g的磷酸氫二鈉,并用氫氧化鈉調節pH值為10.5,溫度為40℃,攪拌轉速600rpm,反應時間12小時。聚乳酸顆粒表面覆蓋一層凝膠狀生物玻璃。

取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1)5g,溶于六氟異丙醇50ml;隨后加入上述生物玻璃外殼的聚乳酸顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為25KV,調節接收裝置的距離為15厘米,將纖維收為膜狀結構。

實施例7

制備十二烷基磺酸鈉含量為20mM,膠原含量為0.15g/L的溶液,調節pH值至10.5,得到溶液A;

制備鈣離子濃度為500mM的鈣鹽溶液,調節pH值至10.5,得到溶液B;

制備磷酸二氫鈉含量為500mM的磷酸二氫鈉溶液,加入相對體積0.3倍的異丙醇,調節pH值至10.5,得到溶液C;

按體積比A:B:C=2:1:1的用量,將溶液B加入溶液A中,攪拌均勻后,緩慢滴加溶液C,溶液C的加入速度為1ml/min,滴加過程中攪拌轉速控制為500rpm,直至不再產生沉淀,所述沉淀即為具有插層結構顆粒。將5g的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉加入到400ml的去離子水中,加入上述的4g插層結構顆粒,并攪拌均勻;加入3g的正硅酸乙酯,4g的氯化鈣,并用鹽酸調整pH值為2,室溫水解4個小時;隨后加入5g的磷酸氫二鈉,并用氫氧化鈉調節pH值為10.5,溫度為40℃,攪拌轉速600rpm,反應時間12小時。聚乳酸顆粒表面覆蓋一層凝膠狀生物玻璃。

取聚乙交酯-聚(L-乳酸)共聚物(9:1)5g,溶于六氟異丙醇50ml;隨后加入上述生物玻璃外殼的聚乳酸顆粒0.5g,混合均勻。

將上述溶液加入靜電紡絲裝置的注射器中,調節微量注射泵的速率為5毫升/小時,調節高壓發生器的電壓為25KV,調節接收裝置的距離為15厘米,將纖維收為膜狀結構。

實施例8

??????用實施例3制得微納米纖維骨修復支架進行兔動物實驗。3只新西蘭兔,體重2.5±0.5Kg,其中雌性1只,雄性2只。全麻后備皮,將動物置于專用手術臺上,俯臥位,用碘伏酒精消毒,鋪好無菌敷料,布巾鉗固定好。切開兔腿部皮膚,使用剝離器分離骨膜,暴露脛骨骨板,用高速骨鉆制造兔子脛骨缺損,缺損大小為1cm×2cm,將實施例3制得的材料折疊成扇形塞入缺損處,調整填充物高度,使其與骨缺損面平齊,縫合。術后14天,肉眼觀察骨小梁較粗大,超聲骨密度儀檢測新生骨質致密,并有較多的編織骨形成。術后3個月,缺損的骨洞表面有骨痂形成。敲擊骨痂,質地堅硬,與正常骨組織硬度相似,且骨痂顏色與自體骨顏色一致。康復期間無炎癥反應。術后動物恢復良好,進食進水正常。肢體運動功能逐漸恢復后,未發現運動障礙。

實施例9

用實施例6制得微納米纖維骨修復支架進行兔動物實驗。3只新西蘭兔,體重2.5±0.5Kg,其中雌性1只,雄性2只。全麻后備皮,將動物置于專用手術臺上,俯臥位,用碘伏酒精消毒,鋪好無菌敷料,布巾鉗固定好。切開兔腿部皮膚,使用剝離器分離骨膜,暴露脛骨骨板,用高速骨鉆制造兔子脛骨缺損,缺損大小為1cm×2cm,將實施例6制得的材料折疊成扇形塞入缺損處,調整填充物高度,使其與骨缺損面平齊,縫合。術后14天,肉眼觀察骨小梁較粗大,超聲骨密度儀檢測新生骨質致密,并有較多的編織骨形成。術后3個月,缺損的骨洞表面有骨痂形成。敲擊骨痂,質地堅硬,與正常骨組織硬度相似,且骨痂顏色與自體骨顏色一致。康復期間無炎癥反應。術后動物恢復良好,進食進水正常。肢體運動功能逐漸恢復后,未發現運動障礙。

實施例10

用實施例2制得微納米纖維骨修復支架進行兔動物實驗。3只新西蘭兔,體重2.5±0.5Kg,其中雌性1只,雄性2只。全麻后備皮,將動物置于專用手術臺上,俯臥位,用碘伏酒精消毒,鋪好無菌敷料,布巾鉗固定好。切開兔腿部皮膚,使用剝離器分離骨膜,暴露脛骨骨板,用高速骨鉆制造兔子脛骨缺損,缺損大小為1cm×2cm,將實施例2制得的材料折疊成扇形塞入缺損處,調整填充物高度,使其與骨缺損面平齊,縫合。術后14天,肉眼觀察骨小梁較粗大,超聲骨密度儀檢測新生骨質致密,并有較多的編織骨形成。術后3個月,新骨平整,但骨化中心周圍的新生骨小梁較少,骨密質不足,新骨硬度較低。

對比例1

??????陰性對照組,3只新西蘭兔,體重2.5±0.5Kg,其中雌性1只,雄性2只。手術方法同實施例8,缺損大小:1cm×2cm。止血后直接進行包扎。術后三個月觀察,骨缺損處無骨形成,且有炎癥及紫紅色血栓的形成。

對比例2

????陽性對照組,3只新西蘭兔,體重2.5±0.5Kg,其中雌性1只,雄性2只。手術方法同實施例8,缺損大小:1cm×2cm。在缺損處植入β-磷酸鈣骨水泥后縫合包扎。術后三個月觀察,新骨較脆且不平整。

從實施例8~10及對比例可以看出,本發明所述緩釋微納米纖維骨修復材料具有良好的骨修復性能。

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一種 納米 纖維 修復 支架 及其 制備 方法
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