CN105641753A - 一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架 - Google Patents

一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架是通过以下工艺制备而成：首先，制备三维贯通多孔支架；然后将载有rhBMP-2的缓释***注入到上述多孔支架中，冷却干燥即可获得。本发明制备的复合可降解支架具有仿生特点、良好的生物相容性及可降解性能，并且能够缓慢释放rhBMP-2，另外本发明的复合可降解支架可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及***代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。

Description

一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架
技术领域
本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
背景技术
骨折、肿瘤等疾病引起的骨缺损往往需要骨移植来进行修复和重建。骨移植手术是临床中除输血以外最常见的组织移植术，据估计每年在美国有500,000例，在全球有超过2,000,000例骨移植应用于骨科、神经外科和口腔颌面外科。自体骨移植由于具有骨诱导性、骨传导性及不引起抗原反应等特性而被视为治疗骨缺损的金标准，但其存在着来源有限的缺点及取骨处存在出血、感染、慢性疼痛等并发症的潜在风险。同种异体骨移植作为常用的替代方式可能会引起排斥反应甚至传播疾病。
因此新的骨替代材料的研发具有广阔的应用前景。近年来随着生物材料学及组织工程学的发展，出现了钛合金，磷酸钙(TCP)，羟基磷灰石(HA)及聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等具有良好生物相容性的组织工程骨替代材料。
但是骨缺损的治疗依然是困扰临床的极大难题，尤其是当创伤、肿瘤等疾病引起大段骨缺损时，上述手段很难取得比较理想的结果。其主要原因有以下三点：1，移植骨或骨替代材料的无血管性：在骨组织内，氧气和营养物质的有效弥散距离只有200μm，因此只有血管附近该范围内的骨组织才能得到有效的氧气和营养供应而得以存活。而传统的移植骨以及新开发的组织工程骨替代材料大多是没有自带血管***的。虽然移植后，在移植物周围可以出现自发的血管化过程，但是血管向移植物内生长的速度只有零点几毫米/每天，移植物的中心区域无法得到所需的氧气和营养物质，从而可能导致植骨愈合失败。将血管束移植入支架可以快速的实现支架的血管化，为新生的骨组织提供所需的氧气和营养物质供应，以促进骨缺损的修复。2，研究已经证实，孔径在200μm-600μm的多孔支架最有利于骨细胞的长入，而传统工艺制造的多孔支架很难满足孔隙大小及分布均一的要求。此外骨缺损的形态各异也限制了传统技术制造的支架在该领域的应用。而近年来兴起的3D打印技术可以很好的满足支架对各种内部结构和特殊外形的需求。3，目前研究较多的钛合金支架虽然具有良好的生物相容性，但是由于其具有较高的弹性模量和不可降解性，往往会造成支架内部应力遮挡和骨与支架界面应力集中的问题。
骨形态发生蛋白-2(BMP-2)具有很强的促进成骨的能力，但是直接释放时所起到的有效作用时间很短，大量释放甚至会引起局部的不良反应。因此将BMP-2载入缓释***实现药物的缓慢释放是临床应用的趋势。
发明内容
本发明提供了一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，所述可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于所述三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于所述三维微支架内部的rhBMP-2缓释***组成；所述三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；所述三维贯通多孔支架的中间部位设置一个上下贯通的中心通道；所述三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装的，从而实现了所述中心通道的打开或者关闭。
进一步，所述上下贯通的中心通道的直径是4-8mm。
进一步，所述三维贯通多孔支架的孔径是200-600μm；孔隙率为60-80％。
进一步，所述三维微支架的孔径是50-100μm；
进一步，所述三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP制备而成；更进一步，所述三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP按照4:1的比例制备而成。
PLGA和β-TCP的组合可以被其他生物降解材料替代，包括但不限于，脂肪族聚内醋、内酷间的共聚物、内酷同聚醚的共聚物、内酷同氨基酸、马来酸的共聚物，以及聚内醋类高分子同天然高分子、各种聚内酷间、或聚内醋同甲壳素、海藻酸盐间的共混物、或聚内醋同经基磷灰石、珊瑚、磷酸三钙的共混物、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、白蛋白、胶原蛋白、聚羟基丁酸酯、聚己丙酯和丙烯酸羟丁酯、聚己内酯(PCL)、乳酸-己内酯共聚物(PLA-CL)、羟基丁酸-羟基己酸共聚物(PHBHHx)中的一种或几种。
PLGA和β-TCP的组合也可以被可降解的合金替代，包括但不限于，Mg-Sn-Mn系合金或Mg-Sn-Mn-Zn系合金。
进一步，所述三维微支架由明胶制备而成。
明胶可以被其他可降解同时可以形成多孔网状结构的材料替代，包括但不限于，天然高分子材料：如胶原、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸钠、海藻酸钠、硫酸葡聚糖、肝素钠、硫酸软骨素或硫酸角质素中的一种或几种；羟基磷灰石粉末；磷酸钙、磷酸三钙、硫酸钙、聚酯(polyesters)，聚二氧六环酮(polydioxanone)，聚富马酸二羟丙酯(propylenefumarate，PPF)、聚原酸酯(polyorthoesters)、聚酐(polyanhydrides)以及聚氨酯(polyurethanes)等的一种或几种。
进一步，所述rhBMP-2缓释***是由rhBMP-2与常见的缓释载体组成。所述缓释载体包括但不限于：(1)传统缓释载体：胶原、脱钙骨基质、纤维蛋白胶、生物活性玻璃、磷酸三钙、双相磷酸钙、钙硫酸盐、钙磷酸盐、羟基磷灰石、珊瑚、石膏、透明质酸；(2)微球缓释载体：聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、明胶、多糖基水凝胶、壳聚糖、海藻盐；(4)纳米缓释载体；(5)其他：玻尿酸、纤维素、硫酸软骨素、蚕丝和琼脂糖、聚乙烯吡咯烷(polyvinylpyrrolidone,PVP)；(6)复合缓释载体。在本发明的具体实施方案中，所述缓释载体是壳聚糖。
本发明还提供了前面所述的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)利用常用的组织工程多孔支架制备工艺制备前面所述的三维贯通多孔支架；
(2)制备rhBMP-2缓释***；
(3)将天然高分子材料和/或生物陶瓷以及步骤(2)制备的rhBMP-2缓释***制备成混合液；
(4)将步骤(3)制备的混合液灌注到步骤(1)制备的三维贯通多孔支架中，经冷冻干燥制备成本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
在本发明的具体实施方案中，上述步骤(1)的具体操作如下：
a、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为100-1000μm(中值500μm)、孔径为200-600μm(中值400μm)，孔隙率为60％-80％，支架中心通道的直径4-8mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
b、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
在本发明的具体实施方案中，上述步骤(2)的具体操作步骤如下：采用乳化交联法制备rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中,加入约2.7mgrhBMP-2，充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
在本发明的具体实施方案中，上述步骤(3)的具体操作步骤如下：将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为1.5-20％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
优选的，所述明胶终浓度为3-5％；更优选的，所述明胶终浓度为4％。
在本发明的具体实施方案中，上述步骤(4)的具体操作步骤如下：
a、将步骤(3)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻。
b、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，浸泡，同法，再用去离子水浸泡、清洗。
c、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻。
d、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
优选地，步骤(a)中4℃冰箱冷冻时间为12h。
优选地，步骤(b)中甘氨酸浸泡条件为：37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h。
优选地，步骤(c)中-80℃冰箱冷冻4h。
优选地，步骤(d)中-46℃冰箱冷冻48h。
本发明的优点和有益效果：
本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架通过3D打印而成，具有仿生特点、良好的生物相容性及可降解性能，通过复合可缓释的BMP-2微球来增强其成骨的能力，通过手术将骨缺损附近的血管(如股骨附近的股深动静脉，肱骨附近的肱深动静脉和前臂附近的骨间血管束等等)移植入支架的中心通道区可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及***代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。
附图说明
图1显示了复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的结构示意图；
图2显示了复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的截面结构示意图；
图3显示rhBMP-2/壳聚糖缓释***载入含有明胶三维微支架中的局部放大示意图；
图4显示复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的应用示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照厂商所建议的条件实施检测。
下列实施例中未注明来源的试剂，均可从商用途径获取。
实施例1复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架
一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，该复合可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于三维微支架内部的rhBMP-2缓释***组成；三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；三维贯通多孔支架中间部位设置一个上下贯通的中心通道；三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装的，从而实现了中心通道的打开或者关闭。
上下贯通的中心通道的直径是4mm。
三维贯通多孔支架的孔径是200μm；孔隙率为60％。
三维微支架的孔径是50μm；
三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP按照4:1的比例制备而成。
使用时，通过手术将骨缺损附近的血管(如股骨附近的股深动静脉，肱骨附近的肱深动静脉和前臂附近的骨间血管束等等)移植入支架的中心通道区可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及***代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。
实施例2复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架
一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，该复合可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于三维微支架内部的rhBMP-2缓释***组成；三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；三维贯通多孔支架中间部位设置一个上下贯通的中心通道；三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装的，从而实现了中心通道的打开或者关闭。
上下贯通的中心通道的直径是8mm。
三维贯通多孔支架的孔径是600μm；孔隙率为80％。
三维微支架的孔径是100μm；
三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP按照4:1的比例制备而成。
使用时，通过手术将骨缺损附近的血管(如股骨附近的股深动静脉，肱骨附近的肱深动静脉和前臂附近的骨间血管束等等)移植入支架的中心通道区可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及***代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。
实施例3复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架
一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，该复合可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于三维微支架内部的rhBMP-2缓释***组成；三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；三维贯通多孔支架中间部位设置一个上下贯通的中心通道；三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装的，从而实现了中心通道的打开或者关闭。
上下贯通的中心通道的直径是5mm。
三维贯通多孔支架的孔径是400μm；孔隙率为70％。
三维微支架的孔径是75μm；
三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP按照4:1的比例制备而成。
使用时，通过手术将骨缺损附近的血管(如股骨附近的股深动静脉，肱骨附近的肱深动静脉和前臂附近的骨间血管束等等)移植入支架的中心通道区可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及***代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。
实施例4复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备
步骤如下：
1、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为100μm、孔径为200μm，孔隙率为60％，支架中心通道的直径4mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
2、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
3、采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中，加入约2.7mgrhBMP-2,充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
4、将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为1.5％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
5、将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻12h。
6、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h，同法，再用去离子水浸泡、清洗3遍。
7、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻4h。
8、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥48h，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
实施例5复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备
步骤如下：
1、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为1000μm、孔径为600μm，孔隙率为80％，支架中心通道的直径8mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
2、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
3、采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中，加入约2.7mgrhBMP-2,充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
4、将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为20％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
5、将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻12h。
6、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h，同法，再用去离子水浸泡、清洗3遍。
7、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻4h。
8、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥48h，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
实施例6复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备
步骤如下：
1、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为500μm、孔径为400μm，孔隙率为70％，支架中心通道的直径5mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
2、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
3、采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中，加入约2.7mgrhBMP-2,充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
4、将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为3％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
5、将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻12h。
6、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h，同法，再用去离子水浸泡、清洗3遍。
7、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻4h。
8、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥48h，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
实施例7复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备
步骤如下：
1、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为500μm、孔径为400μm，孔隙率为70％，支架中心通道的直径5mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
2、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
3、采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中，加入约2.7mgrhBMP-2,充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
4、将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为5％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
5、将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻12h。
6、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h，同法，再用去离子水浸泡、清洗3遍。
7、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻4h。
8、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥48h，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
实施例8复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备
步骤如下：
1、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为500μm、孔径为400μm，孔隙率为70％，支架中心通道的直径5mm(根据骨缺损部位而定)，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的。
2、采用Bioscaffolder2.1(GeSiM,Germany)3D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体支架。
3、采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球。首先将300mg壳聚糖溶解于10ml甲酸溶液中，加入约2.7mgrhBMP-2，充分搅拌。再将其逐滴加入含有表面活性剂span80的液体石蜡中，45℃充分搅拌后加入交联剂香草醛，继续搅拌6-7h，将沉淀物洗涤、冷冻干燥后即获得rhBMP-2/壳聚糖微球。
4、将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为4％；然后加入步骤(2)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合。
5、将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻12h。
6、取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，37℃，300r/min的磁力搅拌器中浸泡2h，同法，再用去离子水浸泡、清洗3遍。
7、将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻4h。
8、取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥48h，即得到本发明的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，所述可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于所述三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于所述三维微支架内部的rhBMP-2缓释***组成；所述三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；所述三维贯通多孔支架的中间部位设置一个上下贯通的中心通道；控制所述中心通道开闭的所述三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装。
2.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述上下贯通的中心通道的直径是4-8mm。
3.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维贯通多孔支架的孔径是200-600μm；孔隙率为60-80％。
4.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维微支架的孔径是50-100μm。
5.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP制备而成。
6.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述rhBMP缓释***是由rhBMP与选自以下组的缓释载体制备而成：(1)传统缓释载体：胶原、脱钙骨基质、纤维蛋白胶、生物活性玻璃、磷酸三钙、双相磷酸钙、钙硫酸盐、钙磷酸盐、羟基磷灰石、珊瑚、石膏、透明质酸；(2)微球缓释载体：聚乳酸、聚乙醇酸、明胶、多糖基水凝胶、壳聚糖、海藻盐；(4)纳米缓释载体；(5)其他：玻尿酸、纤维素、硫酸软骨素、蚕丝和琼脂糖、聚乙烯吡咯烷；(6)复合缓释载体。
7.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述缓释载体是壳聚糖。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的可降解支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：
(1)利用常用的组织工程多孔支架制备工艺制备前面所述的三维贯通多孔支架；
(2)制备rhBMP-2缓释***；
(3)将天然高分子材料和/或生物陶瓷以及步骤(2)制备的rhBMP-2缓释***制备成混合液；
(4)将步骤(3)制备的混合液灌注到步骤(1)制备的三维贯通多孔支架中，经冷冻干燥制备成本发明的复合骨形态发生蛋白-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：
(1)将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为100-1000μm、孔径为200-600μm，孔隙率为60％-80％，支架中心通道的直径4-8mm，支架三分之一的立柱是可拆卸和再组装的；
(2)采用Bioscaffolder2.13D打印机和清华大学研发的低温沉积制造***，以β-TCP及PLGA为原料打印多孔可降解支架，PLGA/β-TCP＝4:1，依据设计模型打印多孔柱状支架，于-80℃冻干后可形成固体的三维贯通多孔支架；
(3)采用乳化交联法制备壳聚糖微球并负载rhBMP-2，形成rhBMP-2/壳聚糖微球；
(4)将明胶颗粒加入到去离子水中，在37℃，300r/min的磁力搅拌器中2h至彻底溶解，明胶终浓度为1.5-20％；然后加入步骤(3)制备的rhBMP-2/壳聚糖微球均匀混合；
(5)将步骤(4)制备的混合液以注射器加压注入已制备好的三维贯通多孔支架中，并将其浸泡在混合液中，放置4℃冰箱冷冻；
(6)取出上述冷冻后的凝胶块，给予刮除多孔支架表面及中空区域内多余的凝胶，加入0.1mol/L甘氨酸溶液，浸泡，同法，再用去离子水浸泡、清洗；
(7)将将上述处理物放入容器内，加入去离子水没过多孔支架的上表面，而后放入-80℃冰箱冷冻；
(8)取出冻存物，放入真空冷冻干燥机中，-46℃冰箱冷冻干燥，即得到本发明的复合骨形态发生蛋白-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
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