本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架、其制備方法及應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用高分子材料。

背景技術(shù)：

1、電刺激已被證明能有效促進骨缺損修復(fù)?？芍踩胧诫娮悠骷捎谀軌蚓_控制電刺激的強度和時間，在骨缺損修復(fù)應(yīng)用中展現(xiàn)出了巨大的潛力。但是目前的可植入式電子器件多為二維結(jié)構(gòu)并且生物相容性較差，在使用時需要外部電源的支持，造成使用不便，因此不適合在骨組織工程方面應(yīng)用。

2、zheng等(sci.adv.2024,10:eadi6799.)制備了一種摩擦電/壓電納米發(fā)電機，通過人體運動賦予納米發(fā)電機機械力刺激，實現(xiàn)不依賴外部電源的電刺激。但是此納米發(fā)電機電流的產(chǎn)生需要人體運動來實現(xiàn)，而骨缺損患者術(shù)后初期無運動能力。此外納米發(fā)電機為二維結(jié)構(gòu)并非組織工程支架式的三維結(jié)構(gòu)，只能附著于皮膚表面并需要通過導(dǎo)線將電流導(dǎo)入缺損部位，增加了缺損處二次傷害的風(fēng)險，這使其骨缺損修復(fù)應(yīng)用受到很大限制。you等(adv.mater.2024,2401009)通過3d打印技術(shù)制備了一種摩擦電三維支架，通過人體活動使支架受到擠壓并產(chǎn)生電荷用來促進骨缺損修復(fù)，實現(xiàn)了三維電子器件的體內(nèi)原位電刺激。然而此支架依然需要通過人體運動來產(chǎn)生電荷，并不能用于術(shù)后初期骨缺損患者的治療。迄今尚沒有一種非常理想的組織工程三維支架能夠滿足術(shù)后初期骨缺損患者對修復(fù)材料的需求。

3、因此，本領(lǐng)域亟需一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架、其制備方法及應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有一種非常理想的組織工程三維支架能夠滿足術(shù)后初期骨缺損患者對修復(fù)材料的需求的問題。

2、為達到解決上述問題的目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架、其制備方法及應(yīng)用。

3、本發(fā)明的第一方面，提供了一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟1：將聚己內(nèi)酯二醇和蓖麻油分別進行脫水處理；將聚己內(nèi)酯二醇，蓖麻油和六亞甲基二異氰酸酯加入單口燒瓶中，加熱反應(yīng)，氮氣保護下攪拌，獲得聚氨酯預(yù)聚體；

5、步驟2：將氯化鈉顆粒加入到步驟1中得到的聚氨酯預(yù)聚體中，混合均勻后獲得打印墨水，通過熔融沉積成型技術(shù)獲得形狀記憶聚氨酯支架，高溫固化后浸泡于去離子水中以去除氯化鈉顆粒，室溫干燥后獲得具有三維多孔結(jié)構(gòu)的聚氨酯支架；

6、步驟3：將聚偏氟乙烯加入到由丙酮與n，n-二甲基甲酰胺配置的溶劑中，完全溶解后，通過靜電紡絲技術(shù)獲得聚偏氟乙烯納米纖維，經(jīng)過高溫退火處理后備用；

7、步驟4：將聚己內(nèi)酯加入到六氟異丙醇中，完全溶解后獲得粘合劑，將粘合劑涂于步驟3中得到的聚氨酯支架表面，然后將聚偏氟乙烯納米纖維黏附于聚氨酯支架表面，真空干燥去除殘余六氟異丙醇后獲得具有三維多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合支架。

8、優(yōu)選地，所述的步驟1中的聚己內(nèi)酯二醇分子量為2000mw、3000mw或7000mw，進一步優(yōu)選為2000mw。

9、優(yōu)選地，所述的步驟1中的聚己內(nèi)酯二醇、蓖麻油及六亞甲基二異氰酸酯的配比，最終要使混合體系中含有的異氰酸根與羥基的比為1：1。

10、優(yōu)選地，所述的步驟1中的聚己內(nèi)酯二醇與蓖麻油的摩爾比為9：10。

11、優(yōu)選地，所述的步驟1中反應(yīng)溫度為80-90℃，更優(yōu)選為90℃。

12、優(yōu)選地，所述的步驟2中，氯化鈉顆粒的可選尺寸范圍為60-80μm，更優(yōu)選為60μm。

13、優(yōu)選地，所述的步驟2中，聚氨酯預(yù)聚體與氯化鈉顆粒的質(zhì)量比可選范圍為1：(1～2.5)，更優(yōu)選為1：2.5。

14、優(yōu)選地，所述的步驟3中，n，n-二甲基甲酰胺與丙酮的體積比要大于等于1：1，更優(yōu)選為2：3，pvdf濃度范圍為10wt％-30wt％。

15、優(yōu)選地，所述的步驟3中，納米纖維的退火溫度可選范圍為80℃-120℃，更優(yōu)選為120℃，時間2小時，室溫冷卻。

16、優(yōu)選地，所述的步驟4中，pcl含量范圍為5wt％-20wt％，真空干燥去除殘留溶劑的溫度為室溫(20-25℃)。

17、本發(fā)明的第二方面，提供了一種通過上述方法制備得到的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架。

18、本發(fā)明的第三方面，提供了一種所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的應(yīng)用，通過支架內(nèi)部存儲的殘余應(yīng)力，刺激聚偏氟乙烯納米纖維產(chǎn)生電荷，實現(xiàn)原位電刺激，滿足骨缺損患者術(shù)后初期的骨修復(fù)需求。

19、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、(1)本發(fā)明提供的復(fù)合支架具有優(yōu)秀的形狀記憶性能，能夠通過調(diào)節(jié)聚己內(nèi)酯二醇與蓖麻油的摩爾比(9：10–4：15)調(diào)整支架的形狀記憶溫度，具有優(yōu)秀的形狀固定率和形狀恢復(fù)率。復(fù)合支架優(yōu)秀的彈性和形狀記憶性能賦予了支架自擬合不規(guī)則骨缺損邊界性能，增加了支架骨缺損修復(fù)應(yīng)用的靈活性。

21、(2)本發(fā)明提供的復(fù)合支架能夠通過支架內(nèi)部存儲的殘余應(yīng)力(植入缺損部位后，由于骨缺損壁的限制，支架在未完全恢復(fù)原始體積狀態(tài)下會有部分殘余應(yīng)力未被釋放)刺激聚偏氟乙烯納米纖維產(chǎn)生電荷，實現(xiàn)原位電刺激，滿足骨缺損患者術(shù)后初期的骨修復(fù)需求。

技術(shù)特征：

1.一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中的聚己內(nèi)酯二醇分子量為2000mw、3000mw或7000mw。

3.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中聚己內(nèi)酯二醇、蓖麻油及六亞甲基二異氰酸酯的配比，最終要使混合體系中含有的異氰酸根與羥基的比為1：1。

4.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中聚己內(nèi)酯二醇與蓖麻油的摩爾比為9：10。

5.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中加熱溫度為80-90℃。

6.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟2氯化鈉顆粒的可選尺寸范圍為60-80μm。

7.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，聚氨酯預(yù)聚體與氯化鈉顆粒的質(zhì)量比范圍為1：(1～2.5)。

8.如權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中納米纖維的退火溫度范圍為80℃-120℃，時間2小時，室溫冷卻。

9.一種通過權(quán)利要求1～8中任一項所述的方法制備得到的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架。

10.一種如權(quán)利要求9所述的生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架的應(yīng)用，其特征在于，通過支架內(nèi)部存儲的殘余應(yīng)力，刺激聚偏氟乙烯納米纖維產(chǎn)生電荷，實現(xiàn)原位電刺激，滿足骨缺損患者術(shù)后初期的骨修復(fù)需求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種生物醫(yī)用形狀記憶原位電刺激三維多孔復(fù)合支架、其制備方法及應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的支架是由形狀記憶聚氨酯與聚偏氟乙烯納米纖維通過熔融沉積成型，靜電紡絲和物理粘合得到的具有三維多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合支架，本發(fā)明提供的復(fù)合支架具有良好的生物相容性、形狀記憶性能、機械強度和電壓輸出性能。通過復(fù)合支架形狀恢復(fù)過程中的應(yīng)力釋放賦予聚偏氟乙烯納米纖維機械力刺激，復(fù)合支架能夠?qū)崿F(xiàn)不依賴外部裝置的原位電刺激，能夠滿足骨缺損患者術(shù)后初期的骨修復(fù)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：何創(chuàng)龍,李兵
受保護的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15