專利名稱：一種致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及組織工程用聚合物多孔支架的制備方法，具體涉及一種致孔劑粘結(jié)濾出 法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法。
背景技術(shù)：
創(chuàng)傷及病損組織的修復(fù)一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的難題之一，長期以來國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量 相關(guān)研究與臨床實(shí)踐。對(duì)于這些難題,組織工程技術(shù)為它帶來了新的方法。其具體思路為 將體外培養(yǎng)擴(kuò)增的正常組織細(xì)胞吸附于一種生物相容性良好并可被機(jī)體吸收的生物材料 上形成復(fù)合物，將細(xì)胞一生物材料復(fù)合物植入機(jī)體組織、器官病損部位，細(xì)胞在生物材料 逐漸被機(jī)體降解吸收的過程中形成新的具有形態(tài)和功能的相應(yīng)組織、器官，達(dá)到修復(fù)創(chuàng)傷 和重建功能的目的。
組織工程所用的替代材料一般為生物相容性好，可降解的人工合成聚合物材料或者天 然的生物大分子材料。由于具有生物相容性好，降解速度可控，力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。組 織工程對(duì)于多孔支架的微觀要求是具有適當(dāng)?shù)目讖剑^高的孔隙率，良好的連通性，以 便于細(xì)胞的進(jìn)入、營養(yǎng)物質(zhì)的滲入和廢物的排出。
當(dāng)今，組織工程用聚合物多孔支架的制備方法主要有致孔劑濾瀝法、氣體發(fā)泡法、熱 致相分離法、三維打印技術(shù)等。
致孔劑瀝濾技術(shù)是制備組織工程用多孔支架最簡便和研究最廣泛的技術(shù)之一。該技術(shù) 通過控制致孔劑的形態(tài)、顆粒大小以及致孔劑與可降解材料的比例，能夠方便地控制三維
支架的孔隙率、孔隙尺寸和形態(tài)，因而受到廣泛的關(guān)注。Mikos等人(Biomaterial， 1993， 14(5)， 323~330)采用溶劑澆鑄-顆粒濾瀝法制備了厚度2mm的多孔膜支架。國內(nèi)丁建東 等人(專利號(hào)CN1234492C)設(shè)計(jì)了一套復(fù)合模具，采用致孔劑濾出法制備了聚合物的多孔 支架。但是這種方法存在著多孔支架孔隙間的連通性不高，且支架中可能殘留被聚合物包 裹而未能濾出的致孔劑的缺點(diǎn)。
氣體發(fā)泡技術(shù)采用氣體作為致孔劑，在制孔過程中不使用有機(jī)溶劑。它避免了有機(jī)溶 劑的細(xì)胞毒作用和高溫處理的影響，是一種較理想的細(xì)胞種植載體，尤其有利于負(fù)載生長 因子作用于種植細(xì)胞。Singh等人(Biomaterial, 2004， 25:2611 2617)用超臨界C02發(fā)泡 的方法制備了聚乳酸-乙醇酸的多孔支架，測(cè)定材料開孔率可達(dá)89%。這種方法對(duì)設(shè)備要求
高，微孔結(jié)構(gòu)不易控制且常形成封閉氣孔。
熱致相分離法能形成多樣的微觀結(jié)構(gòu)，容易滿足微孔材料的特殊要求，且能產(chǎn)生厚截 面上各向相同的微孔結(jié)構(gòu)。W. hang等人(Polymer, 1995,36:837-842)將PLGA的二氯甲 烷溶液與水混合迅速攪拌為乳液，然后在液氮中淬冷，冷凍干燥后得到了孔徑在lOOum 左右PLGA多孔支架材料。熱致相分離得到的支架孔徑較小，因此使用面較窄。
三維打印技術(shù)制備多孔支架時(shí)，打印噴頭依次噴出聚合物粉末和粘合劑，粘合劑將粉 末合成一層，在計(jì)算機(jī)控制下，按預(yù)定程序逐層打印，即可形成三維多孔支架。Giordano、 Park等人(J Biomater Sci Polymer Edn， 2001， 12: 107 124)均用氯仿作為粘合劑打 印出了 PLLA三維支架。三維打印的優(yōu)點(diǎn)是成型時(shí)間短，比較適合于自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)， 且可以更具個(gè)體差異迅速制備出具有個(gè)性特征的三維多孔支架。但其不足之處在于支架的 孔隙率偏低，通常小于80%。
縱觀上述由目前制備方法得到的多孔支架，都存在相應(yīng)的不足，性能和使用效果尚不 能令人滿意。如何將現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改性，制備得到既有適當(dāng)?shù)目讖?，較高的孔隙率，良 好的連通性，且無生物毒性的組織工程用多孔支架，仍是組織工程中迫切需要解決的關(guān)鍵 問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能制備出孔徑大小和孔隙率合適，孔連通性良好，且無致 孔劑殘留的致孔劑粘結(jié)濾出法制備聚合物多孔支架的方法。
本發(fā)明提出的致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法，具體步驟如
下
(1) 制備粒徑為50-850Wn的致孔劑顆粒，放入模具中；
(2) 將步驟(1)得到的盛有致孔劑的模具在0°C-10(TC溫度、10%-100%相對(duì)濕度下放置 1-24小時(shí)，使得模具中的致孔劑相互粘結(jié)在一起，然后真空干燥1-8小時(shí)；
(3) 將濃度為0. 01-0. 5g/ml的聚合物的氯仿溶液澆鑄于模具內(nèi)，待溶劑氯仿?lián)]發(fā)后， 得到致孔劑與聚合物的混合物；
(4) 將步驟(3)得到的混合物在去離子水中浸泡，每3. 5-4. 5小時(shí)更換去離子水，48-50 小時(shí)后取出制品；
(5) 將步驟(4)得到的制品真空干燥8-24小時(shí)，除去水分，即得到聚合物多孔支架。 本發(fā)明中，所述致孔劑為氯化鈉、氯化鉀、醋酸鉀、碳酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸或葡
萄糖等的水溶性化合物中任一至幾種。
本發(fā)明中，步驟(l)中所述致孔劑顆粒的制備采用篩分方法，篩分可以采用標(biāo)準(zhǔn)篩，
可以將致孔劑篩分為50Rii-75Mm、 75Mm-125Mm、 125-180Mm、 180-250Mm、 250-425Wn、 425-850陶等不同級(jí)份，通過控制致孔劑尺寸可得到不同孔徑和孔隙率的聚合物多孔支架。 本發(fā)明中，所述聚合物包括脂肪族聚酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚二氧六環(huán)、聚乙二醇 或聚羥基丁酸酯。
本發(fā)明中，所述脂肪族聚酯包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、 乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)或己內(nèi)酯共聚物。
本發(fā)明通過致孔劑粘結(jié)濾出制備出了具有合適孔徑和孔隙率、良好連通性和無致孔劑 殘留的組織工程用聚合物多孔支架。本發(fā)明的顯著特征是在澆鑄聚合物溶液前，將致孔劑 粘結(jié)在一起，避免了聚合物溶液將致孔劑包裹的情況，使得聚合物多孔支架孔隙間的連通 性大大增加了，而且致孔劑全部被濾出，避免了致孔劑殘留導(dǎo)致的毒性。
具體實(shí)施例方式
通過下述實(shí)例更好的理解本發(fā)明，但這些實(shí)例并不用來限制本發(fā)明。 實(shí)施例l:聚乳酸多孔支架的制備的方法 (1)采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)氯化鈉顆粒徑行分級(jí)，將粒徑18CT250Wn的氯化鈉顆粒放入 模具中；
(2) 將盛有氯化鈉顆粒的模具放入恒溫恒濕箱，設(shè)定溫度37'C，相對(duì)濕度95%， 10小 時(shí)后取出，使模具中的氯化鈉有一定程度的粘結(jié)，放入真空烘箱干燥2小時(shí)；
(3) 將濃度為O. lg/ml的聚乳酸氯仿溶液澆鑄入模具內(nèi)，待氯仿?lián)]發(fā)后，得到氯化鈉 與聚乳酸的混合物；
(4)將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時(shí)更換去離子水，48小時(shí)后氯化鈉全 部被濾出，取出制品；
(5)真空干燥，除去水分，得到聚乳酸多孔支架；
所得多孔支架孔徑為200陶左右，孔壁的內(nèi)部也含有因致孔劑相互粘結(jié)在一起產(chǎn)生的 20 50m的微孔，支架的孔隙率達(dá)到94. 6%，且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實(shí)施例2:羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合多孔支架的制備
(1) 采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)氯化鈉顆粒徑行分級(jí)，將粒徑250幽 425陶的氯化鈉顆粒放入 模具中；
(2) 將盛有氯化鈉顆粒的模具放入恒溫恒濕箱，設(shè)定溫度37'C，相對(duì)濕度95%， 6小 時(shí)后取出，使模具中的氯化鈉有一定程度的粘結(jié)，放入真空烘箱干燥2小時(shí)；
(3) 配置0. 05g/ml的聚乳酸氯仿溶液，將一定量的納米羥基磷灰石放入溶液中，攪拌， 直至羥基磷灰石在聚乳酸氯仿溶液中形成均勻懸濁；
(4) 將此混合溶液澆鑄入模具內(nèi)，待氯仿?lián)]發(fā)后，得到氯化鈉、羥基磷灰石和聚乳酸 的混合物；
(5) 將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時(shí)更換去離子水，48小時(shí)后取出制品；
(6) 真空干燥，除去水分，得到羥基磷灰石/聚乳酸多孔支架；
所得多孔支架孔徑為200 400剛左右，孔壁上可見粘附的羥基磷灰石顆粒，孔壁的 內(nèi)部也含有因致孔劑相互粘結(jié)在一起產(chǎn)生的20 50Mm的微孔，支架的孔隙率達(dá)到92.3%, 且多孔支架孔與孔之間連通性良好。
實(shí)施例3:聚己內(nèi)酯多孔支架的制備
(1) 采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)葡萄糖顆粒徑行分級(jí)，將粒徑250WiT425Mffl的葡萄糖顆粒放入 模具中；
(2) 將盛有葡萄糖顆粒的模具放入恒溫恒濕箱，設(shè)定溫度60'C，相對(duì)濕度80%， 10小 時(shí)后取出，使模具中的葡萄糖有一定程度的粘結(jié)，放入真空烘箱干燥4小時(shí)；
(3) 將0.05g/ml的聚己內(nèi)酯氯仿溶液澆鑄入模具內(nèi)，待氯仿?lián)]發(fā)后，得到葡萄糖、 聚己內(nèi)酯的混合物；
(4) 將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時(shí)更換去離子水，48小時(shí)后取出制品； (5)真空干燥，除去水分，得到聚己內(nèi)酯多孔支架；
所得多孔支架孔徑為200 400陶左右，孔壁的內(nèi)部也含有因致孔劑相互粘結(jié)在一起 產(chǎn)生的2(T50Wn的微孔，支架的孔隙率達(dá)到92. 4%,且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實(shí)施例4:聚乳酸一聚乙醇酸共聚物多孔支架的制備的方法
(1) 采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)氯化鉀顆粒徑行分級(jí)，將粒徑25(T425Wn的氯化鉀顆粒放入模 員巾；
(2) 將盛有氯化鉀顆粒的模具放入恒溫恒濕箱，設(shè)定溫度5(TC，相對(duì)濕度90%， 8小 時(shí)后取出，使模具中的氯化鉀有一定程度的粘結(jié)，放入真空烘箱干燥2小時(shí)；
(3)將濃度為0. lg/ml的聚乳酸一聚乙醇酸共聚物氯仿溶液澆鑄入模具內(nèi)，待氯仿 揮發(fā)后，得到氯化鉀和聚乳酸一聚乙醇酸共聚物的混合物；
(4)將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時(shí)更換去離子水，48小時(shí)后氯化鉀全部 被濾出，取出制品；
(5)真空干燥，除去水分，得到聚乳酸—聚乙醇酸共聚物多孔支架； 所得多孔支架孔徑200 400m左右，孔壁的內(nèi)部也含有因致孔劑相互粘結(jié)在一起產(chǎn) 生的2(T50m的微孔，支架的孔隙率達(dá)到90. 8%,且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實(shí)施例5:聚乳酸一聚乙二醇共聚物多孔支架的制備的方法(1) 采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)檸檬酸鈉顆粒徑行分級(jí)，將粒徑125 180Wn的擰檬酸鈉顆粒 放入模具中；
(2) 將盛有檸檬酸鈉顆粒的模具放入恒溫恒濕箱，設(shè)定溫度37'C，相對(duì)濕度90%， 5 小時(shí)后取出，使模具中的擰檬酸鈉有一定程度的粘結(jié)，放入真空烘箱干燥2小時(shí)；
(3) 將濃度為0. lg/ml的聚乳酸一聚乙二醇共聚物氯仿溶液澆鑄入模具內(nèi)，待氯仿 揮發(fā)后，得到擰檬酸鈉和聚乳酸一聚乙二醇共聚物的混合物；
(4)將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時(shí)更換去離子水，48小時(shí)后檸檬酸鈉全 部被濾出，取出制品；
(5)真空干燥，除去水分，得到聚乳酸一聚乙二醇共聚物多孔支架；
所得多孔支架孔徑為150Mm左右，孔壁的內(nèi)部也含有因致孔劑相互粘結(jié)在一起產(chǎn)生的 1(T50他的微孔，支架的孔隙率達(dá)到94. 8%，且多孔支架孔與孔之間連通性良好。
權(quán)利要求
1、一種致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法，其特征在于具體步驟如下(1)制備粒徑為50-850μm的致孔劑顆粒，放入模具中；(2)將步驟(1)得到的盛有致孔劑的模具在0℃-100℃溫度、10％-100％相對(duì)濕度下放置1-24小時(shí)，使模具中的致孔劑相互粘結(jié)在一起，然后真空干燥1-8小時(shí)；(3)將濃度為0.01-0.5g/ml的聚合物的氯仿溶液澆鑄于模具內(nèi)，待溶劑氯仿?lián)]發(fā)后，得到致孔劑與聚合物的混合物；(4)將步驟(3)得到的混合物在去離子水中浸泡，每3.5-4.5小時(shí)更換去離子水，48-50小時(shí)后取出制品；(5)將步驟(4)得到的制品真空干燥8-24小時(shí)，除去水分，即得到聚合物多孔支架。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法， 其特征在于所述致孔劑為氯化鈉、氯化鉀、醋酸鉀、碳酸鈉、擰檬酸鈉、酒石酸或葡萄糖 的水溶性化合物中任一至幾種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法， 其特征在于步驟(1)中所述致孔劑顆粒的制備采用篩分方法。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法， 其特征在于所述聚合物包括脂肪族聚酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚二氧六環(huán)、聚乙二醇或聚 羥基丁酸酯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法， 其特征在于所述脂肪族聚酯包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內(nèi)酯、乳酸-乙醇酸共聚物或己 內(nèi)酯共聚物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種致孔劑粘結(jié)濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法。首先將盛有致孔劑的模具放入到一定溫度、濕度的環(huán)境下，使得模具中的致孔劑相互粘結(jié)在一起。然后將聚合物溶液澆鑄入模具，待溶劑揮發(fā)后，將其中的致孔劑濾出，最終得到聚合物多孔支架。該法設(shè)備簡單，操作簡便。所制備的聚合物多孔支架在具有孔徑可控、高孔隙率的同時(shí)，保持了極好的連通性，適用于組織工程三維多孔細(xì)胞支架及其它應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A61L27/00GK101176799SQ20071017181
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者杰 任, 譚慶剛, 楚 陳 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)