專(zhuān)利名稱(chēng)：一種桑蠶絲組織工程支架的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)組織工程學(xué)和低溫成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種桑蠶絲組織工程支架的制備方法。
背景技術(shù)：
組織工程一詞最初由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NASF)在1987年的生物工程會(huì)議上提出，具體來(lái)說(shuō)包含支架材料、種子細(xì)胞及培養(yǎng)手段三個(gè)重要因素，其主要步驟為培養(yǎng)增殖目標(biāo)組織細(xì)胞，將高濃度的細(xì)胞種植于支架材料上，在支架材料上培養(yǎng)、擴(kuò)增種子細(xì)胞，把體外構(gòu)建的組織植入患者體內(nèi)，隨著生物支架材料的逐漸降解和吸收，細(xì)胞不斷增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)，最終形成具有正常結(jié)構(gòu)與功能的活體組織。支架材料作為組織工程研究的人工細(xì)胞外基質(zhì)，是組織工程研究的一個(gè)重要的方面，它為細(xì)胞的附著、生長(zhǎng)、繁殖、新陳代謝、新組織的形成提供支持。組織工程學(xué)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代后期，是目前最理想的人體器官替代與修復(fù)技術(shù)，已發(fā)展到高級(jí)組織工程學(xué)的階段。支架材料作為組織工程的關(guān)鍵因素，其研究也得到了飛快發(fā)展，目前已有很多天然生物材料和人工合成高分子材料，如膠原蛋白、殼聚糖、聚乳酸等。桑蠶絲中的絲素蛋白是一種資源豐富性能優(yōu)良的生物材料，本身包含很多生物信息， 具有良好的生物相容性，目前的應(yīng)用已涉及到隱形眼鏡、酶固定膜、藥物緩釋載體和組織工程支架材料中的人工皮膚、人工肌腱、人工骨等方面。傳統(tǒng)采用模型的方法來(lái)制作支架方式，存在不能制作任意復(fù)雜模型，往往不能滿足各種支架模型的需要和孔隙率低等問(wèn)題，低溫成型技術(shù)能很好的解決這些問(wèn)題。低溫成形技術(shù)是由清華大學(xué)首先提出的，是一種將材料的擠壓/噴射過(guò)程和熱致相分離過(guò)程集成起來(lái)的快速成形新工藝。它主要是利用快速成型技術(shù)，在低溫室中形成所需模形，然后再利用熱致相分離法將材料和溶劑相分離。低溫成型技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有I、能形成精確的三維結(jié)構(gòu)；2、由于在低溫室中成型，可以很好的保持材料的生物性能；3、具有較高的孔隙率，成型的支架不僅具有規(guī)則的大孔結(jié)構(gòu)而且包含大量微孔，適于細(xì)胞的繁殖、 生長(zhǎng)。目前制備支架所采用的材料是人工合成高分子材料PLGA(聚乳酸聚羥基乙酸)，它的降解產(chǎn)物呈酸性，導(dǎo)致局部PH值降低，易引起炎癥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種桑蠶絲組織工程支架的制備方法。本發(fā)明方法具體是
I)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型。2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中需設(shè)定的參數(shù)包括分層厚度O. 15 O. 19mm、出絲間距O. 9 I. 3mm和掃描角度 0° /90°。3)漿料配制，具體包括以下步驟
3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次。3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2 溶液，溶解時(shí)間為60 80min，待蠶絲全部溶解，制備得絲素蛋白溶液，冷卻，備用。3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理。3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用。4)低溫成形，具體是
將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制嗔頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/嗔射運(yùn)動(dòng)；在低溫成形室中，從嗔頭中出來(lái)的材料迅速凝固且相互粘接在一起；漿料的冷凍成形過(guò)程伴隨著相分離過(guò)程，在冷凍支架內(nèi)部形成兩相結(jié)構(gòu)。5)冷凍干燥，具體是
將冷凍支架放入冷凍干燥機(jī)中，進(jìn)行冷凍干燥處理，得到常溫下為固態(tài)的支架。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的降解產(chǎn)物是一些多肽類(lèi)，不會(huì)導(dǎo)致局部PH值的下降，不會(huì)引起炎癥反應(yīng)，對(duì)人體無(wú)害。


圖I是本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)例I
I)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型。2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中設(shè)定分層厚度O. 19mm、出絲間距I. 3mm和掃描角度0° /90°。3)漿料配制，具體包括以下步驟
3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次。3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2 溶液，溶解時(shí)間為60 80min，待蠶絲全部溶解，制備得絲素蛋白溶液，冷卻，備用。3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理。3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用。4)低溫成形，具體是將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制噴頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/噴射運(yùn)動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn)在低溫成形室中，從噴頭中出來(lái)的材料未與上層接觸時(shí)已被冷卻固化， 絲材在懸空時(shí)，不斷流出的漿料使其直徑變大，趨向于橢圓，在層面上形成顆粒狀斷絲，支架成形失敗。實(shí)例2
I)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型。2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中設(shè)定分層厚度O. 17mm、出絲間距I. 2mm和掃描角度0° /90°。3)漿料配制，具體包括以下步驟
3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次。3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2 溶液，溶解時(shí)間為60 80min，待蠶絲全部溶解，制備得絲素蛋白溶液，冷卻，備用。3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理。3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用。4)低溫成形，具體是
將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制噴頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/噴射運(yùn)動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn)在低溫成形室中，從嗔頭中出來(lái)的材料能夠凝固且相互粘接在一起，但未與上層接觸時(shí)部分已被冷卻固化，最終所得成形支架不是很理想。實(shí)例3
I)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型。2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中設(shè)定分層厚度O. 15mm、出絲間距I. 2mm和掃描角度0° /90°。3)漿料配制，具體包括以下步驟
3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次。3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2 溶液，溶解時(shí)間為60 80min，待蠶絲全部溶解，制備得絲素蛋白溶液，冷卻，備用。3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理。3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用。4)低溫成形，具體是將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制噴頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/噴射運(yùn)動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn)在低溫成形室中，從噴頭中出來(lái)的材料迅速凝固且相互粘接在一起，漿料的冷凍成形過(guò)程伴隨著相分離過(guò)程，在冷凍支架內(nèi)部形成兩相結(jié)構(gòu)，支架成形成功。5)冷凍干燥，具體是
將冷凍支架放入冷凍干燥機(jī)中，進(jìn)行冷凍干燥處理，得到常溫下為固態(tài)的支架。實(shí)例4
I)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型。2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中設(shè)定分層厚度O. 15mm、出絲間距O. 9mm和掃描角度0° /90°。3)漿料配制，具體包括以下步驟
3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次。3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2 溶液，溶解時(shí)間為60 80min，待蠶絲全部溶解，制備得絲素蛋白溶液，冷卻，備用。3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理。3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用。4)低溫成形，具體是
將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制噴頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/噴射運(yùn)動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn)在低溫成形室中，從噴頭中出來(lái)的材料凝固且相互粘接在一起。漿料的冷凍成形過(guò)程伴隨著相分離過(guò)程，在冷凍支架內(nèi)部形成兩相結(jié)構(gòu)，支架成形成功。5)冷凍干燥，具體是
將冷凍支架放入冷凍干燥機(jī)中，進(jìn)行冷凍干燥處理，得到常溫下為固態(tài)的支架，但所得支架的孔隙率不高。
權(quán)利要求
1.一種桑蠶絲組織工程支架的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)借助三維CAD軟件直接設(shè)計(jì)或用實(shí)體反求工程采集原型的幾何形狀、結(jié)構(gòu)信息，得到三維模型；2)根據(jù)上述三維模型和支架的具體需要進(jìn)行分層，得到低溫成形機(jī)能成形的數(shù)據(jù)文件，在分層中需設(shè)定的參數(shù)包括分層厚度O. 15 O. 19mm、出絲間距O. 9 I. 3mm和掃描角度 O。/90。；3)漿料配制，具體包括以下步驟3-1)蠶絲脫膠采用50倍體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的Na2CO3溶液，在溫度95 100°C將蠶絲精煉兩次，每次30 40min，用去離子水沖洗2 3次；3-2)蠶絲溶解將IOg脫膠后的蠶絲溶于沸騰的IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2溶液， 溶解時(shí)間為60 80min,待蠶絲全部溶解,制備得絲素蛋白溶液,冷卻,備用；3-3)溶液過(guò)濾采用透析袋過(guò)濾絲素蛋白溶液，用去離子水透析2 3次，對(duì)溶液進(jìn)行脫鹽處理；3-4)將Ig殼聚糖溶于20ml醋酸溶液，將絲素蛋白溶液添加到殼聚糖和醋酸的混合溶液中，攪拌均勻后得到支架材料的漿料備用；4)低溫成形，具體是將漿料加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，計(jì)算機(jī)中的控制軟件根據(jù)輸入的層片文件和設(shè)定的加工參數(shù)控制嗔頭的掃描運(yùn)動(dòng)和擠壓/嗔射運(yùn)動(dòng)；在低溫成形室中，從嗔頭中出來(lái)的材料迅速凝固且相互粘接在一起；漿料的冷凍成形過(guò)程伴隨著相分離過(guò)程，在冷凍支架內(nèi)部形成兩相結(jié)構(gòu)；5)冷凍干燥，具體是將冷凍支架放入冷凍干燥機(jī)中，進(jìn)行冷凍干燥處理，得到常溫下為固態(tài)的支架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種桑蠶絲組織工程支架的制備方法?，F(xiàn)有的方法采用的材料是人工合成高分子材料PLGA，它的降解產(chǎn)物呈酸性，導(dǎo)致局部PH值降低，易引起炎癥。本發(fā)明以桑蠶絲為材料，將其經(jīng)0.5g/dL的Na2CO3溶液精煉后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的CaCl2溶液溶解，然后采用透析袋過(guò)濾，將所得絲素蛋白溶液添加入殼聚糖/醋酸的混合溶液，攪拌均勻，然后將其加入成形設(shè)備的噴頭的料筒中，進(jìn)行低溫成型，將冷凍支架放入冷凍干燥機(jī)中，進(jìn)行冷凍干燥處理，得到常溫下為固態(tài)的支架。本發(fā)明本發(fā)明的降解產(chǎn)物是一些多肽類(lèi)，不會(huì)導(dǎo)致局部PH值的下降，不會(huì)引起炎癥反應(yīng)，對(duì)人體無(wú)害。
文檔編號(hào)A61L27/22GK102600504SQ20121007362
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者史廷春, 安曉, 張毅, 王瑞艷, 鄭文祥 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)