CN104771787A - 一种含pga加强网的复合型支架、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含PGA加强网的复合型支架、制备方法及应用，所述支架，包括1层或1层以上的PGA加强网，以及浇注在PGA加强网上的胶原/壳聚糖多孔支架，所述胶原/壳聚糖多孔支架具有30—500μm的孔径结构，所述PGA加强网具有200—3000μm的网孔，单根PGA编织线的直径在10—200μm之间。通过本发明所述的制备方法得到的复合型支架，具有生物相容性良好，机械性能优良，并具有特定的三维多孔结构，能够完好地满足组织工程组织、器官构建，进而促进组织缺损的填充、愈合并提高愈合质量等特点。

Description

一种含PGA加强网的复合型支架、制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种组织工程支架，尤其涉及一种含PGA加强网的复合型支架、制备方法及应用，属于医学技术领域。

背景技术

各种致伤因素导致的组织缺损或器官衰竭，是人类健康的大敌。以真皮组织为例，真皮组织位于表皮与皮下组织之间，对维持正常皮肤的弹性、韧性具有重要作用。真皮组织一旦遭受严重损伤，则无法再生。临床上，单纯的自体刃厚皮移植和单纯的表皮细胞膜片移植后期大量的瘢痕形成和瘢痕挛缩也从另一个角度证明真皮组织的重要作用。

目前，应对组织缺损的方式主要有三种，即：自体组织移植、异体/异种组织移植、人工材料替代。自体组织移植虽然临床效果好，但是自体组织供区有限，且是一种“以伤治伤”的办法；而异体或异种组织移植又受到免疫排斥反应的限制，都不是理想的治疗方式。组织工程和再生医学的兴起为克服组织缺损提供了第三条途径。以组织工程软骨为例，组织工程软骨的发展通过重建受损的软骨组织使软骨再生成为可能。理想的组织工程支架，除了具有良好的生物相容性和可降解性之外，还应具有良好的机械性能，从而不但可以在体内起到良好的支撑作用，而且也有利于临床上的操作和应用。有研究者甚至将力学性能作为材料生物相容性的重要方面之一。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种含PGA加强网的复合型支架、制备方法及应用，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种生物相容性良好，机械性能优良，并具有特定的三维多孔结构，能够完好地满足组织工程组织、器官构建，进而促进组织缺损的填充、愈合并提高愈合质量的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架，包括1层或1层以上的PGA加强网，以及浇注在PGA加强网上的胶原/壳聚糖多孔支架，所述胶原/壳聚糖多孔支架具有30—500μm的孔径结构，所述PGA加强网具有200—3000μm的网孔，单根PGA编织线的直径在10—200μm之间。

本发明的目的之二是提供上述PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，将聚乙醇酸（PGA）编织成的加强网引入胶原/壳聚糖多孔支架，得到具有良好机械性能和良好生物相容性的复合型组织工程支架，包括如下步骤：

1）  用酸性溶液分别配制质量浓度为0.05%—5%的胶原溶液和壳聚糖溶液，将配制好的壳聚糖溶液与胶原溶液按照9：1的体积比混合，充分搅拌均匀后，得到胶原/壳聚糖混合溶液；

2）  聚乙醇酸（GA）经熔融纺丝成线后，编织成网，该网经清洗和真空热定型后得到PGA加强网；

3）  将PGA加强网裁剪成一定的形状并平展地放入模具中并固定，然后将胶原/壳聚糖混合溶液注入模具中，于4℃下充分作用24小时后，采用冷冻-冻干法制备得到含有PGA加强网的胶原/壳聚糖复合型支架；

4）  将上述步骤3）所得的复合型支架在80℃—130℃下真空干热交联处理，再置于醛类化合物或碳化二亚胺类化合物中化学交联12—48小时，清洗后，再次冷冻-冻干得到最终的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架。

作为优选，步骤1）所述的酸性溶液为乙酸、甲酸、盐酸中的一种或几种，优选0.5M—2.5M乙酸，pH为2.0—3.0。

作为优选，步骤1）所述的胶原溶液中胶原含量为80%—100%（重量百分比），胶原材料取自牛/羊/猪腱胶原、牛/羊/猪皮胶原或鼠尾胶原。

作为优选，步骤2）所述PGA加强网在编织好后先后经丙酮清洗、纯净水超声波清洗；所述PGA加强网真空热定型的温度为80℃—180℃。

作为优选，步骤3）所述的冷冻-冻干法的温度可以为-5℃—-80℃。

作为优选，步骤3）所述的模具材质为玻璃、聚氨酯、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、硅胶或金属等医用级的材料。

作为优选，步骤4）所述的醛类化合物为甲醛或戊二醛；碳化二亚胺类化合物为1-乙基-3-3-（二甲基胺丙基）-碳化二亚胺（EDAC）。

本发明的目的之三是提供上述PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的应用：

交联后的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架用于细胞培养或体内移植前，需先经过消毒灭菌处理。

 PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架主要应用于构建组织工程皮肤、骨、软骨、肌腱、腹膜、硬脑膜、黏膜、血管。

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架在应用于细胞培养或体内移植前，可以不经过交联处理，或者是只进行某一种方式的交联（真空干热交联或化学交联），或者是理化交联方式联合应用。

通过本发明所述制备方法制备的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架，因为含有PGA加强网而具有与脱细胞真皮基质相似的机械性能，更有利于支架三维多孔结构的维系，从而更有利于细胞、血管及组织的长入；而胶原、壳聚糖等天然来源的大分子其优良的生物相容性使复合支架本身的生物学性能得以保持，有利于细胞的粘附、增殖和分泌。因此，本发明制备的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架（“夹心”型、“偏心”型和“简单”型）是一种适用于组织工程组织、器官构建的优良的再生材料。

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。

具体实施方式

实施例1

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，包括如下步骤：

1）将胶原和壳聚糖分别配成质量分数为0.5%乙酸溶液，然后将胶原溶液和壳聚糖溶液按照9：1的体积比混合后，充分搅拌均匀，得到胶原/壳聚糖混合溶液，备用；

2） 聚乙醇酸（GA）经熔融纺丝成线后，编织成网，该网经丙酮清洗、纯净水超声波清洗和真空热定型后得到PGA加强网，PGA加强网真空热定型的温度为80℃；

3） 将PGA加强网裁剪成4.5cm×4.5cm大小，并平展地铺在平板上，再将一块厚度为1cm，大小为4cm×4cm的“框”型模具紧密地压在PGA加强网上，然后注入步骤1）得到的胶原/壳聚糖溶液3.2mL，使其均匀地将PGA加强网浸润；然后将PGA加强网、胶原/壳聚糖溶液连同模具共同置于4℃下24小时后，于-20℃冷冻24小时，然后置于冻干机中冻干16小时；

4） 冻干的复合支架于105℃下真空干热交联24小时，再置于摩尔浓度比为2：1的EDAC（40mmmol）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）混合溶液中交联24小时，经三蒸水反复清洗后再次冷冻-冻干得到交联后的“偏心”型PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架。

采用本实施例所述的制备方法得到的“偏心”型PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架，胶原/壳聚糖多孔支架具有30—500μm的孔径结构，复合型支架的三维多孔结构因胶原/壳聚糖溶液的浓度不同而不同； PGA加强网具有200—3000μm的网孔，单根PGA编织线的直径在10—200μm之间。其中PGA加强网在复合支架中的位置及数量，能够根据应用目的进行调整。将制备的“偏心”型PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架表面喷金处理后，做扫描电镜观察。由复合支架的横断面和侧面可见胶原/壳聚糖支架与PGA加强网紧密地结合在一起，并保持本身的三维多孔结构（孔径为80μm—200μm）；通过PGA加强网的网孔可见胶原/壳聚糖的三维结构。

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架应用：将制备得到的“偏心”型PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架裁剪成1cm×1cm的小片，置入70%乙醇溶液中浸泡消毒24小时后，用生理盐水充分漂洗，备用；手术前一天，将SD大鼠背部的鼠毛剪去，然后用脱毛剂脱毛；手术时，在SD大鼠的脊柱两侧各做两个“囊”，然后将复合支架平展地植入，缝合，伤口用聚维酮碘擦拭并腹腔注射庆大霉素抗感染。于术后2周、4周、8周取材，Masson染色观察复合支架在体内的生物学特征。

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架主要应用于构建组织工程皮肤、骨、软骨、肌腱、腹膜、硬脑膜、黏膜、血管，其在应用于细胞培养或体内移植前，可以不经过交联处理，或者是只进行某一种方式的交联（真空干热交联或化学交联），或者是理化交联方式联合应用。

通过本实施例所述制备方法制备的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架，因为含有PGA加强网而具有与脱细胞真皮基质相似的机械性能，更有利于支架三维多孔结构的维系，从而更有利于细胞、血管及组织的长入；而胶原、壳聚糖等天然来源的大分子其优良的生物相容性使复合支架本身的生物学性能得以保持，有利于细胞的粘附、增殖和分泌，是一种适用于组织工程组织、器官构建的优良的再生材料。

实施例2

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，包括如下步骤：

1） 将胶原和壳聚糖分别配成质量分数为0.5%乙酸溶液，然后将胶原溶液和壳聚糖溶液按照9：1的体积比混合后，充分搅拌均匀，得到胶原/壳聚糖混合溶液，备用；

2）聚乙醇酸（GA）经熔融纺丝成线后，编织成网，该网丙酮清洗、纯净水超声波清洗和真空热定型后得到PGA加强网，PGA加强网真空热定型的温度为120℃；

3）将PGA加强网裁剪成直径为2.0cm的圆形，然后浸入配制好的胶原/壳聚糖溶液充分作用12h，取出PGA加强网后平展地铺在平板模具上，并将PGA加强网上多余的溶液成分轻轻刮去，共同置于-20℃冷冻24小时，然后置于冻干机中冻干16小时；

4）冻干的复合支架于105℃下真空干热交联24小时，再置于摩尔浓度比为2：1的EDAC（40mmmol）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）混合溶液中交联24小时，经三蒸水反复清洗后再次冷冻-冻干得到交联后的“简单”型PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架。

将制备得到的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架置入70%乙醇溶液中浸泡消毒24小时后，用生理盐水充分漂洗，备用；手术前一天，将SD大鼠背部的鼠毛剪去，然后用脱毛剂脱毛；手术时，在SD大鼠的脊柱两侧各做两个直径为2.0cm的圆形的全层缺损，然后将复合支架平展地铺在创面上，再将切下的皮肤剪成刃厚皮后置于复合支架上，缝合，伤口用聚维酮碘擦拭并腹腔注射庆大霉素抗感染。于术后2周、4周取材，HE染色观察复合支架在体内的生物学特征。

上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架，其特征在于：包括1层或1层以上的PGA加强网，以及浇注在PGA加强网上的胶原/壳聚糖多孔支架，所述胶原/壳聚糖多孔支架具有30—500μm的孔径结构，所述PGA加强网具有200—3000μm的网孔，单根PGA编织线的直径在10—200μm之间。

2.一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）用酸性溶液分别配制质量浓度为0.05%—5%的胶原溶液和壳聚糖溶液，将配制好的壳聚糖溶液与胶原溶液按照9：1的体积比混合，充分搅拌均匀后，得到胶原/壳聚糖混合溶液；

2)聚乙醇酸（GA）经熔融纺丝成线后，编织成网，该网经清洗和真空热定型后得到PGA加强网；

3)将PGA加强网裁剪成一定的形状并平展地放入模具中并固定，然后将胶原/壳聚糖混合溶液注入模具中，于4℃下充分作用24小时后，采用冷冻-冻干法制备得到含有PGA加强网的胶原/壳聚糖复合型支架；

4）将上述步骤3）所得的复合型支架在80℃—130℃下真空干热交联处理，再置于醛类化合物或碳化二亚胺类化合物中化学交联12—48小时，清洗后，再次冷冻-冻干得到最终的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架。

3.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的酸性溶液为乙酸、甲酸、盐酸中的一种或几种。

4.如权利要求3所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的酸性溶液为0.5M—2.5M乙酸，pH为2.0—3.0。

5.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的胶原溶液中胶原重量百分比含量为80%—100%，胶原材料取自牛/羊/猪腱胶原、牛/羊/猪皮胶原或鼠尾胶原。

6.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤2）所述PGA加强网在编织好后先后经丙酮清洗、纯净水超声波清洗；所述PGA加强网真空热定型的温度为80℃—180℃。

7.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的冷冻-冻干法的温度为-5℃—-80℃。

8.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的模具材质为玻璃、聚氨酯、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、硅胶或金属。

9.如权利要求2所述的一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的制备方法，其特征在于：步骤4）所述的醛类化合物为甲醛或戊二醛；碳化二亚胺类化合物为1-乙基-3-3-（二甲基胺丙基）-碳化二亚胺（EDAC）。

10.一种PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型支架的应用， 其特征在于：

交联后的PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架用于细胞培养或体内移植前，需先经过消毒灭菌处理；

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架主要应用于构建组织工程皮肤、骨、软骨、肌腱、腹膜、硬脑膜、黏膜、血管；

PGA加强网-胶原/壳聚糖复合型多孔支架在应用于细胞培养或体内移植前，可以不经过交联处理，或者是只进行真空干热交联或化学交联，或者是理化交联方式联合应用。