CN109529125A - 一种生物组织工程支架的溶喷制备方法 - Google Patents

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Abstract

本技术方案公开了一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，包括以下步骤：(1)将生物医用材料溶解，获得浓度为2～50％的生物医用材料水溶液；(2)以高压空气喷射流为拉伸动力，进行溶喷纺丝，且采用纺丝接收器接收纺丝，制得所述生物组织工程支架。采用本技术方案制备的生物组织工程支架的纤维直径为100nm～10μm，因此可以最大程度地模仿人体细胞外基质结构；采用所述制备方法制备的生物组织工程支架具有大的比表面积，能为细胞的生存提供良好的微环境，有利于细胞的黏附、分化和增殖。

Description

一种生物组织工程支架的溶喷制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，特别涉及一种生物组织工程支架的溶碰制备方法。
背景技术
生物组织工程支架中的纤维膜因能在一定程度上模仿细胞外基质的结构和功能，为细胞提供理想的生长、增殖和分化的微环境，在短短几年内，已被广泛应用于包括软骨、骨、血管、皮肤等组织工程研究的各个领域。静电纺丝技术是目前纤维膜的最常用的制备技术，静电纺丝技术制备纤维膜需要较高电压，在操作安全性方面有缺陷，不容易在工业生产中大规模应用，静电纺生产技术处于刚刚进入工业生产阶段，还有很多困难需要克服。
目前纤维膜状组织工程支架的生产大都是制备和细胞培养相分离，容易造成细胞在支架表面的生长。
发明内容
本发明提供一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，所述制备方法能模仿自然界的动物纺丝过程，实用此方法制备的生物组织工程支架不容易造成细胞在其表面的生长。
为实现上述目的，本技术方案采用下述技术手段。
一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物医用材料溶解，获得浓度为2～50％的生物医用材料水溶液；
(2)以高压空气喷射流为拉伸动力，进行溶喷纺丝，且采用纺丝接收器接收纺丝，制得生物组织工程支架。
进一步地，所用高压空气喷射流中的喷射压力为10MPa～30MPa。
进一步地，一种生物组织工程支架的溶喷制备方法还包括下述步骤：向步骤(1)制得的生物医用材料水溶液中加入无机纳米粉体或有机纳米粉体混合均匀后，作为步骤(2)中的纺丝液。
进一步地，所述无机纳米粉体为羟基磷灰石、磷酸三钙、石墨烯中的一种。
进一步地，所述有机纳米粉体为纳米晶纤维素。
进一步地，所述生物医用材料为壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、细菌纤维素、纤维素及聚乙二醇中的一种。
进一步地，步骤(2)中所述的高压空气喷射流为经过干燥的压缩空气，其相对湿度为10％～100％。
进一步地，在步骤(2)中的纺丝接收器上方设有辐射装置，所述辐射装置对纺丝进行辐射交联；采用辐射装置对纺丝进行辐射交联，这样可以提高纤维中生物大分子间交联度，降低所得纺丝纤维在水溶液的溶解度，从而提高纺丝纤维的强度。
进一步地，所述辐射装置的辐射源为电离辐射源，其中包括X射线辐射源、β粒子辐射源、α粒子辐射源、λ射线辐射源中的一种。
进一步地，所述纺丝接收器采用的是纺丝接收平板时，获得纤维膜。
进一步地，所述纺丝接收器采用的是纺丝接收滚筒时，获得单向拉伸且单方向有序排列的连续长纤维膜。
本技术方案的有益效果为：本技术方案中所述的制备方法不需要电压，而且以水为溶剂，更容易在工业生产中大规模应用；通过本技术方案中所述的制备方法制备的生物组织工程支架结构与静电纺纤维膜相似，也具有高的孔隙率，并且所述制备方法能方便调节加工参数，满足细胞生长对材料孔隙率的要求，由纳米纤维层层堆积而成的结构能确保制备的生物组织工程支架具有好的孔道连通性；采用本技术方案制备的生物组织工程支架的纤维直径为100nm～10μm，因此可以最大程度地模仿人体细胞外基质结构；采用所述制备方法制备的生物组织工程支架具有大的比表面积，能为细胞的生存提供良好的微环境，有利于细胞的黏附、分化和增殖。
具体实施例
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。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
一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，包括以下步骤：(1)以NaOH(7wt％)/尿素(12wt％)水溶液为溶剂在-12℃下溶解纤维素，获得5wt％的纤维素溶液；(2)将纳米晶纤维素加入到纤维素溶液中，搅拌均匀；(3)以温度37℃，相对湿度为100％的高压空气喷射流为拉伸动力，所用高压空气喷射流的喷射压力为30MPa，将纤维素/纳米晶纤维素纺丝液进行溶喷纺丝，其中所用纤维接收器为纤维接收平板，利用纤维平板上方的λ射线辐射装置对纤维进行辐射交联，最终得到纤维膜，其中制得的纤维膜中的纤维平均直径为2μm。
实施例2
一种生物工程支架的溶喷制备方法，包括以下步骤：(1)以水为溶剂溶解聚环氧乙烯(相对分子量100万)，得到10wt％聚环氧乙烯水溶液；(2)以温度100℃，湿度为25wt％的高压空气喷射流为拉伸动力，所用高压空气喷射流的喷射压力为25MPa，将聚环氧乙烯纺丝液进行溶喷纺丝，得到溶喷纤维膜，其中所用纤维接收器为纤维接收平板，利用纤维接收器上方的λ射线辐射装置对纤维进行辐射交联，降低聚环氧乙烯纤维在水溶液中的溶解度，最终得到纤维膜，其中制得的纤维膜中的纤维平均直径为500nm。
实施例3
一种生物工程支架的溶喷制备方法，包括以下步骤：(1)以水为溶剂溶解聚乙烯醇(相对分子量10万)，得到50wt％聚乙烯醇水溶液；(2)以温度120℃，湿度为10wt％的高压空气喷射流为拉伸动力所用高压空气喷射流的喷射压力为20MPa，将聚乙烯醇纺丝液进行溶喷纺丝，得到溶喷纤维膜，其中所用纤维接收器为纤维接收平板，利用纤维接收器上方的λ射线辐射装置对纤维进行辐射交联，降低聚乙烯醇溶喷纤维在水溶液中的溶解度，最终制得无线纤维膜，其中制得的纤维膜中的纤维平均直径为200nm。
以上对本技术方案的较佳实施方式进行了具体说明，但本技术方案并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术方案精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物医用材料溶解，获得浓度为2～50％的生物医用材料水溶液；
(2)以高压空气喷射流为拉伸动力，进行溶喷纺丝，且采用纺丝接收器接收纺丝，制得生物组织工程支架。
2.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所用高压空气喷射流中的喷射压力为10MPa～30MPa。
3.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，还包括下述步骤：向步骤(1)制得的生物医用材料水溶液中加入无机纳米粉体或有机纳米粉体混合均匀后，作为步骤(2)中的纺丝液。
4.根据权利要求3所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所述无机纳米粉体为羟基磷灰石、磷酸三钙、石墨烯中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所述有机纳米粉体为纳米晶纤维素。
6.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所述生物医用材料为壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、细菌纤维素、纤维素及聚乙二醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的高压空气喷射流为经过干燥的压缩空气，其相对湿度为10％～100％。
8.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，在步骤(2)中的纺丝接收器上方设有辐射装置，所述辐射装置对纺丝进行辐射交联。
9.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所述纺丝接收器采用的是纺丝接收平板时，获得纤维膜。
10.根据权利要求1所述的一种生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，所述纺丝接收器采用的是纺丝接收滚筒时，获得单向拉伸且单方向有序排列的连续长纤维膜。
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