CN204723455U - 一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架 - Google Patents
一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架，该支架由层叠的PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层组成，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔相交通，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔隙率均为80%-92%、纤维编织而成的孔径均为50-200μm；这样仿生了细胞外基质Ⅰ型胶原纤维框架结构。PLGA纤维毡基底层的厚度为1.75mm，明胶纤维毡表面层的厚度为1.75mm；PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层的纤维均为取向纤维，且两层的纤维的取向一致。具备良好亲水性的明胶纤维毡表面层对PLGA纤维毡基底层的表面修饰改善了支架的细胞相容性，这种表面修饰作用不会影响支架整体强度，支架能够耐受植入损伤的半月板时手术器械的牵拉。
Description
技术领域
本实用新型涉及组织工程和微纳制造技术领域，尤其涉及一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架。
背景技术
撕裂伤是半月板最常见的损伤，并且是膝关节功能障碍和不稳定的最常见和最重要的原因，尤其是在较年轻的好运动的人群中多发。由于独特的解剖结构和血供等特点，成年人半月板的内2／3完全无血供，仅靠关节腔的滑液提供营养，所以，位于无血供区域的损伤无法自行修复，导致治疗半月板损伤仍是骨科难题之一。
20世纪80年代，“组织工程”这门新兴的边缘学科应运而生，这也为修复半月板的损伤提供了一个新思路。组织工程的基本原理及方法是：将体外扩增的自体或者异体细胞种植于体外构建的模拟细胞外基质的支架中，构建细胞/支架复合物，而后将其植入受损的组织或器官部位，随着植入细胞不断增殖、分化，支架材料逐渐被降解吸收，降解产物以小分子形式排出体外，最终形成结构与功能同目标组织或器官相一致的新组织或新器官。这种方法从根本上解决了异体排斥的问题，达到能够利用自体细胞对自身的创伤进行修复和功能重建的目的。
在组织工程中，多孔的三维细胞支架起着非常重要的作用，它不仅为特定的细胞提供支撑作用，而且还起到模板作用，引导组织再生和控制组织结构、以及营养物质的传送及代谢产物的交换。因此支架的好坏不仅影响细胞的生物学行为和细胞培养生长的效率，而且决定着移植后能否与机体很好地适应、结合和修复，是限制组织工程能否应用于临床的一个极其关键的因素。
将两种或两种以上具有互补特性的生物相容性可降解材料按一定比例和方式组合，并选择适宜的制备工艺，可以设计构造出能够满足组织工程所需的结构和性能优化的三维支架复合材料。目前复合材料种类众多，而天然生物材料与人工合成高分子材料之间的复合，显现了良好的组织相容性及生物力学特性，适合应用于重建半月板这种组织构造比较特殊的软骨组织。
发明内容
本实用新型提供一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架，所述支架由层叠的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层组成，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔相交通，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔隙率均为80%-92%、纤维编织而成的孔径均为50-200μm。这样就仿生了细胞外基质Ⅰ型胶原纤维框架结构，为种植在其中的细胞，提供了近似于体内的环境。
所述PLGA纤维毡基底层的厚度为1.75mm, 明胶纤维毡表面层的厚度为1.75mm。
PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层的纤维均为取向纤维，且两层的纤维的取向一致，这样有利于提高支架在某个方向上的强度、指导细胞的增殖方向。
所述两层纤维毡均通过静电纺丝工艺制备，制备过程是在同一电场内进行，在基底层PLGA纤维毡制备完毕后，再利用“层层叠加”的表面修饰原理，在PLGA纤维毡上叠加纺出明胶纤维毡，构成两层纤维毡的纤维均为纳米级，两层纤维毡的纳米级纤维很好地仿生了半月板组织细胞外基质中的Ⅰ型胶原纤维直径。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
1.在同一电场中进行两层纤维毡的叠加沉积，明胶纤维毡表面层的孔隙和PLGA纤维毡基底层的孔隙相通，无相互遮挡，不会影响细胞进入该种结构支架内部。
2. PLGA纤维毡基底层具备良好的可降解性和一定的机械强度。
3.每层纤维毡具有良好的孔隙率和纤维编织而成的孔径大小，孔隙率达到80%-92%，纤维编织而成的孔径可达到50-200μm，仿生了细胞外基质Ⅰ型胶原纤维框架结构，为种植在其中的细胞，提供了近似于体内的环境。
4. 现有技术的静电纺丝制备的支架较薄，很难达到1.0mm以上，而本实用新型的支架的厚度可以达到3.5mm，实现了对细胞进行三维培养。
5.明胶纤维毡对PLGA纤维毡的修饰是利用物理吸附原理进行的，避免了额外使用交联剂而导致的毒性残留。
6.具备良好亲水性的明胶纤维毡表面层对PLGA纤维毡基底层的表面修饰改善了支架的细胞相容性，这种表面修饰作用不会影响支架整体强度，支架能够耐受植入损伤的半月板时手术器械的牵拉。
7. PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层的纤维为取向纤维，且取向一致，这样有利于提高支架在某个方向上的强度、指导细胞的增殖方向。
附图说明
图1 是本实用新型双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架结构示意图。
具体实施方式
图1 是本实用新型双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架结构示意图，如图所示，支架由层叠的PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层组成，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔相交通，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔隙率均为80%-92%、纤维编织而成的孔径均为50-200μm。PLGA纤维毡的厚度为1.75mm, 明胶纤维毡的厚度为1.75mm。
该双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架的制备方法包括如下步骤：
步骤1：静电纺丝溶液的配制
PLGA溶液： PLGA（50-75：50-25，Mw=3×105）溶于有机溶剂中，其中溶剂配比为N，N-二甲基甲酰胺（DMF）：四氢呋喃（THF）=1:1（w:w），PLGA与溶剂的配比为10%（w/v），搅拌溶解。
明胶溶液：明胶溶于三氟乙醇(TFE)有机溶剂中，明胶与溶剂的配比为10%（w/v），搅拌至明胶溶解。
步骤2：静电纺丝工艺制备三维纤维支架
设置静电纺丝输出电压15-25kV，微量注射泵推进速度控制在1-3ml/hr，喷嘴至圆形铜质接收板的距离为15cm，在接收板两侧固定两个电极板，通电后在极板间产生一个新电场垂直于原电场，然后进行电纺，持续30hr，在基底层PLGA纤维毡溶剂还没有挥发时，即进行表面层明胶纤维毡的静电纺丝。支架纺成后放置在真空干燥箱内干燥，使溶剂彻底挥发。
Claims (1)
1.一种双层纳米纤维毡结构半月板组织工程支架，其特征在于：所述支架由层叠的PLGA纤维毡基底层和明胶纤维毡表面层组成，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔相交通，明胶纤维毡表面层和PLGA纤维毡基底层的孔隙率均为80%-92%、纤维编织而成的孔径均为50-200μm；PLGA纤维毡基底层的厚度为1.75mm，明胶纤维毡表面层的厚度为1.75mm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022101445A1 (en) | 2020-11-12 | 2022-05-19 | Zurimed Technologies Ag | Medical implant, method for manufacturing a medical implant, medical product, alignment tool, method for customizing a medical implant, and felting instrument |
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