CN110215540A - 一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架及其制备和使用方法 - Google Patents

一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架及其制备和使用方法，该管状支架含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架和蚕丝蛋白多孔有序外层管状支架，制备方法为：将聚合物加入四氢呋喃中充分溶解，注入管状模具中，冷冻干燥，脱模，得到聚合物多孔内层支架；将蚕茧或生丝经脱胶后，经三元溶液加热溶解，透析，得到丝素溶液，将丝素溶液加入交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶；将管状镍钛合金网表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，再通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在聚合物多孔管状骨架表面形成三维有序多孔结构，冷冻干燥，得具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。

Description

一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状 支架及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于生物支架技术领域，具体涉及一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架及其制备和使用方法。
背景技术
人类的组织器官在使用过程中都可能发生异常或损伤，单纯的通过依靠组织器官移植来恢复其功能难以普遍使用，且会产生排除等问题，因此利用组织工程将负载了种子细胞的支架材料植入人体体内，促使细胞的增殖、分化和支架的降解吸收，完成缺损组织的修复。因此，支架材料是组织工程的必不可少的组成部分。
支架材料根据原料来源可分为胶原、壳聚糖、丝素蛋白等天然材料和聚乳酸、聚己内酯、左旋聚乳酸等人工合成材料，无论哪种材料制备的支架材料都需要具备生物相容性、生物活性、生物可降解性、多孔性、机械强度和可塑性，通过调节支架的形状可在皮肤、血管、骨等生物组织修复和重建方面应用。
管状支架材料主要用于血管、食道等器官的修复重建，目前制备管状支架材料有静电纺丝法和模板法。中国专利CN106421921A公开的一种双层血管支架的制备方法，将丝素多孔材料以六氟异丙醇为溶剂，配置成浓度为9％w/v的溶液，用保鲜膜密封后，充分搅拌后静置去除气泡后，常温下保存备用；将聚己内酯加入到六氟异丙醇和CH2C L2的混合溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌，使其混合均匀，配置得到浓度为7％w/v的纺丝溶液，静置去除气泡后常温下保存，备用；采用同轴静电纺丝技术，使得纤维具备皮/芯结构，所述皮层为丝素，芯层为聚己内酯，用直径1mm的金属棒作为接收装置接收丝素/聚己内酯皮/芯纤维，金属棒外绕有直径为0.5mm金属铜丝，静电纺丝形成支架内层，然后辅以金属圆盘作为引导电极接收丝素/聚己内酯皮/芯纤维，形成支架外层，静电纺纤维卷绕在金属转轴上，形成双层管状支架；将制备的管状支架连同接收的金属棒一起放入浓度为80％的乙醇中浸泡2小时，放入冷冻干燥机中冷冻干燥2天，然后将管状支架从金属棒中取下，得到双层血管支架。中国专利CN103394125B公开的一种组织工程双层管状支架及其制备方法，在40-80℃条件下，将聚乳酸/聚ε-己内酯 /聚羟基乙酸/聚-β-羟丁酸/聚羟基烷基酸酯/聚癸二酸丙三醇酯/聚己内酯-左旋乳酸共聚物/聚乳酸-羟基乙酸共聚物/聚氨酯/聚乙烯吡咯烷酮/聚乙烯/聚丙烯/聚苯乙烯/ 尼龙/聚对苯二甲酸乙二醇酯/胶原/明胶/丝素蛋白/纤维蛋白原/纤维素/壳聚糖聚合物材料溶解在溶剂中，得到均一溶液，然后铸入模具中，在-20～-80℃相分离过夜，退去模具，得聚合物凝胶，然后进行溶剂置换，冷冻干燥得到致密结构纳米纤维管状支架；将纳米纤维管状支架套在模具芯柱上，得到铸模模具；在40-80℃条件下，将聚乳酸/聚ε-己内酯/聚羟基乙酸/聚-β-羟丁酸/聚羟基烷基酸酯/聚癸二酸丙三醇酯/聚己内酯-左旋乳酸共聚物/聚乳酸-羟基乙酸共聚物/聚氨酯/聚乙烯吡咯烷酮/聚乙烯/ 聚丙烯/聚苯乙烯/尼龙/聚对苯二甲酸乙二醇酯/胶原/明胶/丝素蛋白/纤维蛋白原/纤维素/壳聚糖聚合物材料溶解在溶剂中，得到聚合物溶液，然后先将致孔剂填充在铸模模具中，然后向其中铸入聚合物溶液，或者将聚合物溶液与致孔剂混合后铸入铸模模具中；或者气体发泡法，即将聚合物溶液与气体发泡剂混合后铸入铸模模具中，50-10 0℃条件下让气体发泡剂分解；或者自成孔技术，即将自成孔体系聚合物溶液直接铸入铸模模具中,在-20～-80℃相分离过夜，退去模具，然后进行溶剂置换，除去溶剂和/ 或致孔剂，冷冻干燥，即得组织工程双层管状支架。由上述现有技术可知，通过改变静电纺丝工艺和模板工艺，都可制备得到双层管状支架，但是这种方法制备的双层管状支架多为无序结构，难以形成较为有序的三维孔隙结构，因此制备的管状支架对细胞的诱导生长能力有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架及其制备和使用方法，本发明将模板技术与三维打印技术相结合，制备得到兼具三维有序结构和三维无序结构的双网络管状支架，制备的管状支架具有梯度孔隙结构，具有类似食管组织的双层结构，制备方法简单，管状支架的机械性能和生物性能优异，更有利于平滑肌细胞等的粘附和繁殖，提高了人工食管等部件的综合性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架，其特征在于，所述具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架和蚕丝蛋白多孔外层管状支架，所述含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架的多孔结构为蜂窝状结构，所述蚕丝蛋白多孔外层管状支架的多孔结构为含蜂窝状结构的三维有序网格结构。
作为上述技术方案的优选，所述聚合物多孔内层管状支架的原料为聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA，所述蚕丝蛋白多孔外层管状支架的原料为丝素蛋白和交联剂，所述含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架的金属内支撑为钛镍形状记忆合金网。
本发明还提供所述的任一一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚合物加入四氢呋喃中充分溶解，注入管状模具中，冷冻干燥，脱模，得到聚合物多孔内层支架；
(2)将金属内支撑表面套一层医用橡胶后，将步骤(1)制备的聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架；
(3)将步骤(2)制备的含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维有序多孔结构，冷冻干燥，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)或者(3)中，冷冻干燥的工艺为：在 -60～-80℃下快速冻干后，在-20～-30℃下真空冷冻干燥2-4d。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，聚合物多孔内层支架中多孔的结构呈蜂窝状，蜂窝状的孔洞尺寸为20-200μm，聚合物多孔内层支架的内径为15-35mm，聚合物多孔内层支架的壁厚为2-6mm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，金属内支撑为钛镍形状记忆合金网，记忆合金丝的直径为0.2-0.3mm，钛镍形状记忆合金网的孔隙尺寸为0.8-1.5mm。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)所述的所述丝素蛋白凝胶的制备方法为：将蚕茧或生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在74-78℃下加热溶解1-6h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
作为上述技术方案的优选，所述丝素蛋白凝胶中交联剂为聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE，交联剂的含量为20-25wt％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，三维有序多孔结构为含蜂窝结构的网格状，网格单元为4-10个边长组成的图形，所述图形为正方形、长方形、菱形、四角星形、六边形或者五角星中的一种或者几种，网格单元的边长范围为20-200μm,蜂窝状的孔洞尺寸为20-200μm。
本发明还提供一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的使用方法，其特征在于：将具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架置于动物体内再生形成人工食管初品，将人工食管初品取出，将其中的镍钛合金网和医用橡胶分离，得到人工食管。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架和蚕丝蛋白多孔外层管状支架，通过将钛镍形状记忆合金作为内支撑，起到力学支撑的作用，聚合物内层作为中间层，起到增强支架的结构稳定性和柔韧性的作用，蚕丝蛋白材料作为外层，起到增强支架生物相容性好和引导细胞生长的作用，因此制备的管状支架不仅具有类似食管组织的双层结构，而且具有阶梯型孔隙结构，使制备的管状合金的力学性能、柔韧性和生物性俱佳，综合性能好。
(2)本发明制备的具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架中含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架的多孔结构为蜂窝状结构，蚕丝蛋白多孔外层管状支架的多孔结构为含蜂窝状结构的三维有序网格结构，通过冷冻干燥工艺和三维打印工艺相结合，控制蜂窝状结构的孔隙和三维有序网络结构的孔隙，将微米级孔隙和毫米级孔隙结构相结合，使制备的管状支架从内到外的孔隙尺寸逐步变大，呈阶梯性变化，聚合物多孔内层管状支架的蜂窝状孔隙结构尺寸小，可保证管状支架的力学支撑力和柔性，外层含蜂窝状结构的三维有序网格结构与无序蜂窝状结构相比，能提高平滑肌细胞等在支架外表面的粘附和增殖能力，继而提高丝素/聚合物基管状支架的再生能力，因此，本发明制备的管状材料与单一性的孔隙结构支架相比，更有利于细胞的附着和生长，提高管状支架的再生效率和使用寿命。
(3)本发明选用聚合物多孔内层管状支架的原料为聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA，保证制备的聚合物多孔内层管状支架的力学性能稳定，孔隙结构稳定，不易受外部影响，可稳定细胞的生长，多孔外层管状支架的原料为丝素蛋白和交联剂，丝素蛋白具有优异的生物相容性，交联剂优选聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE，可将丝素蛋白与聚合物交联，防止内层管状支架与外层管状支架分离，提高管状支架性能的均一性，在保证本发明制备的管状支架的生物性的前提下，提高管状支架的使用性。
(4)本发明的制备方法简单，将模板法和三维打印技术相结合，将三维无序多孔结构与三维有序多孔结构结合，并在使用过程中优选管状镍钛形状合金网和医用橡胶作为管状支架的二次力学支撑，使管状支架在再生的过程中既有良好的力学支撑，又有优异的细胞粘附繁殖和再生能力，有利于高效再生形成性能稳定优异的人工食管材料。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
附图1是具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架结构截面示意图。
附图2是具有长方形网络单元的蚕丝蛋白多孔外层管状支架的网格单元图。
附图3是聚合物多孔内层管状支架宏观图。
附图4是具有长方形网络单元的蚕丝蛋白多孔外层管状支架电镜图。
附图5是具有长方形网络单元的蚕丝蛋白多孔外层管状支架电镜图的有序结构电镜图。
其中，1、聚合物多孔内层管状支架2、蚕丝蛋白多孔外层管状支架3、镍钛合金网和医用橡胶
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将聚乳酸PLA加入四氢呋喃中充分溶解，得到5g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为15mm的管状模具中，在-60℃下快速冻干后，在-20℃下真空冷冻干燥 2d，脱模，得到壁厚为2mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.2-0.3mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为0.8-1.5mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将蚕茧加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min 后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在74℃下加热溶解1h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为20wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为4个边长为20μm组成的图形，在-60℃下快速冻干后，在-20℃下真空冷冻干燥2d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
实施例2：
(1)将聚己内酯PCL加入四氢呋喃中充分溶解，得到10g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为35mm的管状模具中，在-80℃下快速冻干后，在-30℃下真空冷冻干燥4d，脱模，得到壁厚为6mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.3mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为1.5mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将蚕茧加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶90min后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在78℃下加热溶解6h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为25wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为10个边长为200μm组成的图形，在-80℃下快速冻干后，在-30℃下真空冷冻干燥4d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
实施例3：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA加入四氢呋喃中充分溶解，得到8g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为20mm的管状模具中，在-70℃下快速冻干后，在-25℃下真空冷冻干燥3d，脱模，得到壁厚为4mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.25mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为1.2mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶60min后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在76℃下加热溶解4h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为23wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为6个边长为100μm组成的图形，在-70℃下快速冻干后，在-27℃下真空冷冻干燥2.5d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
实施例4：
(1)将聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA加入四氢呋喃中充分溶解，得到9g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为23mm的管状模具中，在-65℃下快速冻干后，在-27℃下真空冷冻干燥3.5d，脱模，得到壁厚为5mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.26mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为1mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将蚕茧加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min 后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在76℃下加热溶解3h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为24wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为5个边长为50μm组成的图形，在-65℃下快速冻干后，在-27℃下真空冷冻干燥3.5d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
实施例5：
(1)将聚乳酸PLA加入四氢呋喃中充分溶解，得到10g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为15mm的管状模具中，在-80℃下快速冻干后，在-20℃下真空冷冻干燥4d，脱模，得到壁厚为2mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.3mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为0.8mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将蚕茧或生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min 后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在78℃下加热溶解5h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为20wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为6个边长为120μm组成的图形，在-75℃下快速冻干后，在-25℃下真空冷冻干燥3.5d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
实施例6：
(1)将聚己内酯PCL加入四氢呋喃中充分溶解，得到5-10g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为20mm的管状模具中，在-72℃下快速冻干后，在-27℃下真空冷冻干燥2.5d，脱模，得到壁厚为5mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将直径为0.28mm的钛镍形状记忆合金构成孔隙尺寸为1.4mm的金属网，将内支撑表面套一层医用橡胶后，将聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架。
(3)将蚕茧或生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min 后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在75℃下加热溶解4h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为25wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(4)将含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为10个边长为20μm组成的图形，在-80℃下快速冻干后，在-20℃下真空冷冻干燥4d，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
对比例1：
(1)将聚己内酯PCL加入四氢呋喃中充分溶解，得到5-10g/L的聚合物溶液，将聚合物溶液注入内径为20mm的管状模具中，在-72℃下快速冻干后，在-27℃下真空冷冻干燥2.5d，脱模，得到壁厚为5mm的聚合物多孔内层支架，其中聚合物多孔内层支架含孔洞尺寸为20-200μm的蜂窝状孔隙结构。
(2)将蚕茧或生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min 后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在75℃下加热溶解4h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入占总体系含量为25wt％的聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
(3)将聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维序多孔结构，其中三维有序结构的结构单位为10个边长为20μm 组成的图形，在-80℃下快速冻干后，在-20℃下真空冷冻干燥4d，得到丝素/聚合物基管状支架。
经检测，实施例1-6制备的具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架以及对比例1制备的丝素/聚合物基管状支架与现有技术(CN106421921A)制备的双层血管支架的机械性能的结果如下所示：
将实施例1-6制备的具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架置于动物体内再生形成人工食管初品，将人工食管初品取出，将其中的镍钛合金网和医用橡胶分离，得到人工食管，检测得到人工食管的爆破压为6.1-7.2MPa，与现有技术(CN106421921A)制备的双层血管支架相比，机械性能显著提高，而且再生形成人工食管也具有更好的机械性能，柔韧性更佳，说明不需要缝合的人工食管的机械性更佳，充分满足临床对食管再生支架的要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架，其特征在于，所述具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架含有含金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架和蚕丝蛋白多孔外层管状支架，所述含金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架的多孔结构为蜂窝状结构，所述蚕丝蛋白多孔外层管状支架的多孔结构为含蜂窝状结构的三维有序网格结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架，其特征在于，所述聚合物多孔内层管状支架的原料为聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或者聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA，所述蚕丝蛋白多孔外层管状支架的原料为丝素蛋白和交联剂，所述含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架的金属内支撑为钛镍形状记忆合金网。
3.权利要求1-2所述的任一一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚合物加入四氢呋喃中充分溶解，注入管状模具中，冷冻干燥，脱模，得到聚合物多孔内层支架；
(2)将金属内支撑表面套一层医用橡胶后，将步骤(1)制备的聚合物多孔内层支架套于医用橡胶表面，得到含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架；
(3)将步骤(2)制备的含有金属网内支撑的聚合物多孔内层管状支架作为基材，通过三维打印工艺，将丝素蛋白凝胶在基材表面形成三维有序多孔结构，冷冻干燥，得到具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架。
4.根据权利要求2所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)或者(3)中，冷冻干燥的工艺为：在-60～-80℃下快速冻干后，在-20～-30℃下真空冷冻干燥2-4d。
5.根据权利要求3所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，聚合物多孔内层支架中多孔的结构呈蜂窝状，蜂窝状的孔洞尺寸为20-200μm，聚合物多孔内层支架的内径为15-35mm，聚合物多孔内层支架的壁厚为2-6mm。
6.根据权利要求3所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，金属内支撑为钛镍形状记忆合金网，记忆合金丝的直径为0.2-0.3mm，钛镍形状记忆合金网的孔隙尺寸为0.8-1.5mm。
7.根据权利要求3所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的所述丝素蛋白凝胶的制备方法为：将蚕茧或生丝加入0.05％Na2CO3溶液中，浴比为1:50，在100℃下脱胶30-90min后，加入摩尔比1:2:8的CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液中，浴比为1:10，在74-78℃下加热溶解1-6h，然后将加热溶解的蚕丝蛋白溶液倒入洁净的透析袋中，两头封口，先用流动的自来水透析两天，再用去离子水透析八次，每次一小时，之后用脱脂棉过滤掉溶液中的杂质，放进冰箱备用透析，得到丝素溶液，最后将丝素溶液加入交联剂，搅拌均匀，形成丝素蛋白凝胶。
8.根据权利要求7所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：所述丝素蛋白凝胶中交联剂为聚乙二醇二环氧甘油醚PEG-DE，交联剂的含量为20-25wt％。
9.根据权利要求3所述的一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，三维有序多孔结构为含蜂窝结构的网格状，网格单元为4-10个边长组成的图形，所述图形为正方形、长方形、菱形、四角星形、六边形或者五角星中的一种或者几种，网格单元的边长范围为20-200μm,蜂窝状的孔洞尺寸为20-200μm。
10.权利要求1-2所述的任一一种具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架的使用方法，其特征在于：将具有三维有序及无序双网络结构的丝素/聚合物基管状支架置于动物体内再生形成人工食管初品，将人工食管初品取出，将其中的镍钛合金网和医用橡胶分离，得到人工食管。
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