CN103266421B - 一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，包括：将乳酸己内酯共聚物溶于溶剂中，得到乳酸己内酯共聚物纺丝液；将胶原蛋白溶于溶剂中，得到胶原蛋白纺丝液；将壳聚糖溶于溶剂中，得到壳聚糖纺丝液；将乳酸己内酯共聚物纺丝液作为组分一，体积比为5-10:1的胶原蛋白纺丝液和壳聚糖纺丝液的混合液作为组分二，进行双向静电纺丝，即得。本发明设计的多组分梯度对称结构的生物材料具有较好的力学性能和优良的生物相容性，尤其具有促进细胞三维长入的潜能，在小口径血管组织工程中将会有重要的应用。

Description

一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法
技术领域
本发明属于组织工程小口径血管支架的制备领域，特别涉及一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法。
背景技术
静电纺丝技术是一种制备直径在纳米级到微米级纤维的常用技术，纳米结构的材料为组织工程提供了一个巨大的潜能。因为纳米级纤维直径与天然细胞外基质（ECM）中蛋白质纤维的物理结构相似，同时纳米纤维结构具有高比表面积和孔隙率，可模拟ECM的结构和功能，有利于细胞的粘附、增殖以及组织再生。近年来，静电纺技术现已应用到多种组织工程领域，如皮肤、神经、血管、骨和软骨等，尤其在小口径血管组织工程领域有着重要的应用。
天然血管主要由三层组成，即：内层、中层和外层。内层主要是内皮组织层，中层包括大量的平滑肌细胞，外层由一些结缔组织组成。血管是一个动态的组织，需要高弹性和力学性能以适应血管压和血液流速，其中血管中层对于维持血管结构、承受血管压起着非常重要的作用。合适的力学性能主要血管中层赋予，这对于构建功能化组织工程血管支架是必不可少的。
近来，许多天然材料（如胶原蛋白、壳聚糖和丝素蛋白等）和合成材料（如聚左旋乳酸、聚己内酯、聚氨酯和乳酸己内酯共聚物等）已被成功用于静电纺丝技术。其中，乳酸己内酯共聚物因其高弹性以及生物可降解性能已经在血管组织工程中展现了重要的应用前景，而胶原蛋白是一种天然蛋白质，壳聚糖是一种天然多糖，将其用于静电纺丝技术制备纳米纤维可从组成上和结构上模拟ECM。但是天然材料力学性能较差，而聚合物纳米纤维生物相容性不好，并且由于是纳米级的纤维，细胞很难渗透到支架的内部，无法达到血管组织工程支架的要求。目前尚无报道将乳酸己内酯共聚物、胶原蛋白、壳聚糖三种材料通过改进静电纺丝方法组合在一起，制备结构上、功能上均模拟ECM的小口径血管支架。若将生物相容性很好的天然材料—胶原蛋白/壳聚糖作为血管支架内外层，同时高速静电纺乳酸己内酯共聚物作为中层以提供较好的力学性能和较大的孔径，内（外）层与中层之间通过静电纺三种材料的纳米纤维相连接以避免分层，这样将天然材料和合成材料组合共纺在一起，既能使支架具有优良的生物相容性，又能够通过中层高弹性的乳酸己内酯共聚物赋予优良的力学性能，同时具有促进细胞三维长入的潜能，在小口径血管组织工程修复及再生研究中将会有广泛的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，该方法设计的多组分梯度对称结构的生物材料具有较好的力学性能和优良的生物相容性，在小口径血管组织工程中将会有重要的应用。
本发明的一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，包括：
（1）将乳酸己内酯共聚物溶于溶剂中，得到乳酸己内酯共聚物纺丝液；
（2）将胶原蛋白溶于溶剂中，得到胶原蛋白纺丝液；
（3）将壳聚糖溶于溶剂中，得到壳聚糖纺丝液；
（4）将乳酸己内酯共聚物纺丝液作为组分一，体积比为5-10:1的胶原蛋白纺丝液和壳聚糖纺丝液的混合液作为组分二，进行双向静电纺丝，即得梯度对称结构的乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架。
所述步骤（1）中的乳酸己内酯共聚物是摩尔比为50：50的聚乳酸和聚己内酯合成的无规共聚物（日本GUNGN）。
所述步骤（1）中溶剂为六氟异丙醇，乳酸己内酯共聚物纺丝液的浓度为8-10%w/v。
所述步骤（2）中溶剂为六氟异丙醇，胶原蛋白纺丝液的浓度为8-10%w/v。
所述步骤（3）中溶剂为体积比为9:1的六氟异丙醇和三氟乙酸的混合溶液，壳聚糖纺丝液的浓度为6-9%w/v。
所述步骤（4）中胶原蛋白纺丝液和壳聚糖纺丝液的体积比为9:1。
所述步骤（4）中双向静电纺丝中调节组分一/组分二的流速（mL/h）依次为：0.8/0、0.4/0.2、0.2/0.4、0.1/0.8、0/1.6、0.1/0.8、0.2/0.4、0.4/0.2、0.8/0，每组持续时间为30min-1h，组分一与组分二总用量的体积比为22:15。
所述步骤（4）中双向静电纺丝工艺参数为：组分一：电压14KV、接收距离为15cm；组分
二：电压18KV，接收距离为15cm，采用直径为3mm-4mm的旋转不锈钢棒作为接收装置。
有益效果
（1）本发明首次选取类似于人体天然细胞外基质的天然蛋白－胶原蛋白、天然多糖－壳聚糖和具有优良力学性能的乳酸己内酯共聚物作为基础材料，制备具有梯度对称结构的多层血管支架，此种纳米纤维支架内外层都是纯天然材料，因此具有优良的生物相容性；中层是具有高弹性的乳酸己内酯共聚物，因此能够赋予支架较好的力学支撑；同时，随着从内（外）层到中层静电纺乳酸己内酯共聚物速度的不断增大，纤维的孔径也不断增大，将有利于细胞的三维长入，并且随着在体内降解促进受伤组织的修复和再生；
（2）本发明设计的多组分梯度对称结构的生物材料具有较好的力学性能和优良的生物相容性，尤其具有促进细胞三维长入的潜能，在小口径血管组织工程中将会有重要的应用。
附图说明
图1本发明双向静电纺丝法制备梯度对称结构纳米纤维管装支架的原理图；
图2本发明梯度对称结构管状支架的内（外）层的扫描电镜照片；
图3本发明梯度对称结构管状支架的中层的扫描电镜照片；
图4本发明梯度对称结构管状支架截面的扫描电镜照片；
图5本发明人脐动脉平滑肌细胞在此支架表面生长7天的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
用电子天平分别称取质量为0.4g的乳酸己内酯共聚物和胶原蛋白以及0.3g的壳聚糖；将0.4g的乳酸己内酯共聚物溶于5ml六氟异丙醇中，磁力搅拌至完全溶解；将0.4g的胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，磁力搅拌至完全溶解；将0.3的壳聚糖溶于5ml六氟异丙醇/三氟乙酸（V/V,9/1）混合溶剂，磁力搅拌至完全溶解；待三种溶液完全溶解后，乳酸己内酯共聚物纺丝液作为组分一，取4.5mL胶原蛋白纺丝液和0.5mL壳聚糖纺丝液混合均匀作为组分二，采用双向静电纺丝法，分别将组分一和组分二纺丝液吸入5mL注射器中，连接9号不锈钢针头并分别与14KV、18KV高压相连接，控制微量注射泵调节组分一与组分二的流速（mL/h）依次为：0.8/0、0.4/0.2、0.2/0.4、0.1/0.8、0/1.6、0.1/0.8、0.2/0.4、0.4/0.2、0.8/0，每组持续时间为30min，用已接地的覆有铝箔、直径为3mm的滚旋转不锈钢棒在距两针头15cm处以300rpm的转速接收到无规的纳米纤维，得到厚度适中的9层梯度对称的纳米纤维管。
实施例2
用电子天平分别称取质量为0.4g的乳酸己内酯共聚物和胶原蛋白以及0.3g的壳聚糖；将0.4g的乳酸己内酯共聚物溶于5ml六氟异丙醇中，磁力搅拌至完全溶解；将0.4g的胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，磁力搅拌至完全溶解；将0.3g的壳聚糖溶于5ml六氟异丙醇/三氟乙酸（V/V,9/1）混合溶剂，磁力搅拌至完全溶解；待三种溶液完全溶解后，乳酸己内酯共聚物纺丝液作为组分一，取4.5mL胶原蛋白纺丝液和0.5mL壳聚糖纺丝液混合均匀作为组分二，采用双向静电纺丝法，分别将组分一和组分二纺丝液吸入5mL注射器中，连接9号不锈钢针头并分别与14KV、18KV高压相连接，控制微量注射泵调节组分一与组分二的流速（mL/h）依次为：0.8/0、0.4/0.2、0.2/0.4、0.1/0.8、0/1.6、0.1/0.8、0.2/0.4、0.4/0.2、0.8/0，每组持续时间为1h，用已接地的覆有铝箔、直径为4mm的滚旋转不锈钢棒在距两针头15cm处以300rpm的转速接收到无规的纳米纤维，得到厚度较厚的9层梯度对称的纳米纤维管。

Claims (3)

1.一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，包括：
（1）将乳酸己内酯共聚物溶于溶剂中，得到乳酸己内酯共聚物纺丝液；其中溶剂为六氟异丙醇，乳酸己内酯共聚物纺丝液的浓度为8-10%w/v；
（2）将胶原蛋白溶于溶剂中，得到胶原蛋白纺丝液；其中溶剂为六氟异丙醇，胶原蛋白纺丝液的浓度为8-10%w/v；
（3）将壳聚糖溶于溶剂中，得到壳聚糖纺丝液；其中溶剂为体积比为9:1的六氟异丙醇和三氟乙酸的混合溶液，壳聚糖纺丝液的浓度为6-9%w/v；
（4）将乳酸己内酯共聚物纺丝液作为组分一，体积比为5-10:1的胶原蛋白纺丝液和壳聚糖纺丝液的混合液作为组分二，进行双向静电纺丝，即得梯度对称结构的乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架；其中双向静电纺丝中调节组分一/组分二的流速依次为：0.8/0、0.4/0.2、0.2/0.4、0.1/0.8、0/1.6、0.1/0.8、0.2/0.4、0.4/0.2、0.8/0mL/h，每组持续时间为30min-1h，组分一与组分二总用量的体积比为22:15。
2.根据权利要求1所述的一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中胶原蛋白纺丝液和壳聚糖纺丝液的体积比为9:1。
3.根据权利要求1所述的一种乳酸己内酯共聚物/胶原蛋白/壳聚糖小口径血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中双向静电纺丝工艺参数为：组分一：电压14KV、接收距离为15cm；组分二：电压18KV，接收距离为15cm，采用直径为3mm-4mm的旋转不锈钢棒作为接收装置。
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