專利名稱：一種具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘?、多孔支架及其制備方?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面具有拓?fù)湫蚊驳奈⒘＜袄迷撐⒘Ｗ鳛橹驴讋┧玫降膬?nèi)表面拓?fù)湫蚊部煽氐亩嗫字Ъ芗捌渲苽浞椒ā?br> 背景技術(shù)：
組織工程的出現(xiàn)將使人們從傳統(tǒng)的器官移植和植入這種以傷補(bǔ)傷的方法進(jìn)入到器官制造的新時(shí)代。組織工程的三要素包括種子細(xì)胞，組織工程支架和組織的構(gòu)建。組織工程三維多孔支架在其中起著極其重要的作用，支架可以廣泛應(yīng)用于組織修復(fù)，細(xì)胞培養(yǎng)載體，傷口敷料，藥物控釋載體等領(lǐng)域。尤其是具有較高孔隙率和良好連通性能的可降解多孔聚合物三維支架，已經(jīng)發(fā)展成為廣泛研究的組織工程材料。關(guān)于組織工程支架的制備和成型技術(shù)，目前已經(jīng)有比較豐富的途徑和手段。例如 纖維紡織技術(shù)、粒子脫除技術(shù)、氣體發(fā)泡技術(shù)、相分離技術(shù)、微球燒結(jié)技術(shù)等。不同的生物材料和制備手段得到的組織工程支架，其孔形態(tài)、孔隙率、比表面積和降解速率等重要指標(biāo)都有差異。粒子浸出法是最常用的一種方法。粒子浸出技術(shù)中，致孔劑的選擇尤為重要。但是現(xiàn)有的致孔劑表面是光滑的，難以完全滿足組織工程三維支架中對(duì)于孔表面的修飾需要；因此如果能在致孔微球表面制得微米級(jí)的凹坑，那轉(zhuǎn)移到支架上以后，將在支架孔表面留下微米級(jí)的凸起，這將有效的推動(dòng)致孔技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用。為了方便解決這一問(wèn)題，我們發(fā)明了一種修飾致孔劑的新方法，通過(guò)將致孔劑(例如石蠟等疏水性物質(zhì)所得到的微球)表面軟化，然后用親水性剛性粒子(例如氯化鈉)在微球表面印下微米級(jí)的凹坑；其核心思想是將親水性剛性粒子(例如氯化鈉)粉碎成微米級(jí)別的小鹽粒后，與預(yù)熱軟化后的致孔劑(例如石蠟球)混合攪拌；微米級(jí)的剛性粒子就能在致孔劑(例如石蠟球)表面制造微米級(jí)的凹坑；用去離子水將剛性粒子洗凈，干燥后，作為新型致孔劑，用以制備多孔支架。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備簡(jiǎn)單、具有表面拓?fù)湫蚊驳目勺鳛橹驴讋┑奈⒘＜捌渲苽浞椒?。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述致孔劑的拓?fù)湫蚊厕D(zhuǎn)移得到的內(nèi)表面具有拓?fù)湫蚊驳亩嗫字Ъ芗捌渲苽浞椒?。本發(fā)明提供的具有表面拓?fù)湫蚊驳目勺鳛橹驴讋┑奈⒘＃涑叽绱笮?50-1000 μ m,表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征尺寸為0. 5-50 μ m.
本發(fā)明中，所述微粒的材料，一般是不溶或難溶于水的，從而易于用水對(duì)其進(jìn)行洗滌的疏水性材料，而且材料質(zhì)地相對(duì)較軟。但是也不限于疏水性材料。本發(fā)明中，微粒的材料優(yōu)選石蠟等。將石蠟制成石蠟球微粒，通過(guò)篩選，可以得到尺寸為50-1000 μ m的石蠟球微粒。
本發(fā)明種，微粒的表面拓?fù)湫蚊?，是通過(guò)另一種大小尺寸為0. 5-50 μ m的親水性剛性粒子撞擊微粒的表面而形成。微粒(如石蠟球)的材料質(zhì)地相對(duì)較軟，當(dāng)另一種剛性粒子撞擊微粒表面的時(shí)候，就能在微粒表面撞出凹坑，從而獲得微粒表面的拓?fù)湫蚊?。本發(fā)明中，被修飾的微粒一般是疏水性的相對(duì)較軟的粒子，尺寸為50-1000μπι; 而用于修飾的微粒一般是親水性的剛性粒子，尺寸為0. 5-50 μ m.
本發(fā)明中所述的用于修飾的親水性剛性粒子，是由無(wú)機(jī)鹽組成的，一般為氯化鈉、碳酸氫鈉、糖或其混合物，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，優(yōu)先考慮氯化鈉。本發(fā)明所述的表面具有拓?fù)湫蚊驳奈⒘５闹苽浞椒?，其具體步驟如下
(1)將親水性剛性材料(如氯化鈉晶體)用粉碎機(jī)粉碎成尺寸為0.5-50 μ m的粒子；
(2)將疏水性微粒(如石蠟球)置于燒瓶中，把燒瓶置于一定溫度的水浴鍋中；將粉碎后的親水性剛性粒子加入燒瓶中，與疏水性微粒一起機(jī)械攪拌；
(3)將疏水性微粒和剛性粒子的混合物用去離子水沖洗數(shù)遍，將疏水性微粒表面的剛性粒子清洗干凈，最后抽濾，干燥，得到表面拓?fù)湫蚊脖恍揎椀氖杷晕⒘！１景l(fā)明中，用于修飾的親水性剛性粒子的熔點(diǎn)高于被修飾疏水性微粒的熔點(diǎn)，例如氯化鈉晶體的熔點(diǎn)為800°C，石蠟的熔點(diǎn)為47-60°C。本發(fā)明中，所述的疏水微粒表面拓?fù)湫蚊驳男揎椃椒ㄖ兴囟冉咏诨虻扔诒恍揎椀氖杷晕⒘５娜埸c(diǎn)。例如，石蠟的熔點(diǎn)為47-60°C，則水浴溫度一般為40-55 oC，優(yōu)選
50 oC。本發(fā)明提供的多孔支架，支架內(nèi)部孔尺寸為50-1000 μ m，且孔表面具有特征尺寸為0. 5-50 μ m的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，所述的多孔支架的孔表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是通過(guò)作為致孔劑的上述微粒表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移過(guò)去形成的。本發(fā)明中，所述的多孔支架的基質(zhì)材料是天然或合成高分子材料，既包括可降解的高分子，也包括不可降解的高分子材料，以及上述高分子材料的共聚物，混合物，或與添加劑的混合物。所述可降解的高分子材料包括聚乳酸、聚羥基乙酸、聚羥基丁酸酯、聚幾內(nèi)酯、聚碳酸酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚二氧六環(huán)、殼聚糖、海藻酸鹽、透明質(zhì)酸鹽、膠原、明膠、絲素蛋白中的一種，或它們中的幾種組成的共聚物或共混物的任何一種。分子量在1萬(wàn)-300萬(wàn)范圍內(nèi)。所述不可降解的高分子材料包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、尼龍、聚氨酯、聚甲醛、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚硅氧烷中的一種，或由它們中的幾種組成的共聚物或共混物的任何一種。分子量在1萬(wàn)-300萬(wàn)范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的多孔支架是通過(guò)粒子浸出法制備的，且采用的致孔劑是表面具有拓?fù)湫蚊驳氖杷晕⒘?。具體步驟如下
1、由上述制備方法獲得表面具有表面拓?fù)湫蚊驳淖鳛橹驴讋┑奈⒘＃?br> 2、將多孔支架基質(zhì)材料的濃溶液與致孔劑混合均勻，注入模具中，成型；
3、去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑；
4、采用可以溶解致孔劑但不溶解基質(zhì)材料的溶劑去除致孔劑，即得到所需的孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn) 1、本發(fā)明的制備技術(shù)簡(jiǎn)單易行。2、本發(fā)明的用于修飾的親水性剛性粒子，為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)，并且易溶于水。3、本發(fā)明中由表面修飾后疏水性微粒作為致孔劑獲得的三維多孔支架，可以使得支架孔結(jié)構(gòu)表面有微米級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非常利于支架的后續(xù)研究。


圖1是獲得表面具有拓?fù)湫蚊驳氖杷晕⒘５氖疽鈭D。圖2為石蠟微球在各種水浴溫度下的形貌。其中，(a)為未處理石蠟，可以看到未處理的石蠟表面比較光滑；(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別是水浴溫度40°C、45°C、50°C、 55°C、60°C處理的石蠟微球形貌；可以看到，水浴溫度50°C時(shí)是最適合的溫度，石蠟球表面被親水性的剛性粒子撞出了明顯的凹坑，起到了表面修飾的作用。圖3是未處理石蠟微球(a)和表面處理后的石蠟微球(b)的放大圖，表面修飾后的石蠟微球表面有很多微米級(jí)的凹坑，而未處理的石蠟表面是光滑平整的。圖4是PLGA三維多孔支架。以傳統(tǒng)石蠟作為致孔劑，支架孔表面(a，c)比較光滑；本發(fā)明經(jīng)表面修飾后石蠟作為致孔劑，支架孔表面(b，d)能明顯的看到微米級(jí)的凸起。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1
首先制備親水性氯化鈉晶體微粒和疏水性球形石蠟微粒。鹽粒使用機(jī)械打碎后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，收集不同粒徑范圍的粒子。石蠟微球使用1 g明膠，20 g石蠟，加入到400 ml去離子水中，400 rpm機(jī)械攪拌下加熱到80 ° C，然后加入300 ml冰水淬冷，使蠟球固化。過(guò)濾，用去離子水沖洗兩次，干燥后用標(biāo)準(zhǔn)曬篩分，收集不同粒徑范圍的粒子。將300-450 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C 的水浴鍋中；將粉碎后的0. 5-20μπι鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14g，與2g分子量為359000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于 755 mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例2
將100-300 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C的水浴鍋中；將粉碎后的0. 5-20μπι鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14g，與2g分子量為359000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于755mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例3
將50-100 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于40°C的水浴鍋中；將粉碎后的0.5-20 μ m鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14g，與2 g分子量為359000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于 755 mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例4
將300-450 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C的水浴鍋中；將粉碎后的20-50 μ m鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14 g,與2 g分子量為359000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于 755 mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例5
將50-100 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C的水浴鍋中；將粉碎后的0. 5-20μπι鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取7g，與2g分子量為359000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于755 mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例6
將300-450 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C的水浴鍋中；將粉碎后的0. 5-20μπι鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14g，與2g分子量為150000的PLGA85/15混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLGA85/15多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于755 mmHg室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。實(shí)施例7
將50-1000 μ m疏水性致孔劑(如石蠟球)置于球形燒瓶中，把球形燒瓶置于50°C的水浴鍋中；將粉碎后的0. 5-20 μ m鹽粒子加入球形燒瓶中，與石蠟球一起機(jī)械攪拌。然后把石蠟球和鹽粒子的混合物用水沖洗，去除親水性粒子后，得到表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形貌的疏水性微粒。把此疏水性微粒作為致孔劑，取14g，與2g分子量為360000的PLLA混合均勻后，注入模具成型，去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑。將PLLA多孔支架置于索氏提取器內(nèi)，用正戊烷為溶劑抽提48小時(shí)，取出支架室溫空氣干燥8小時(shí)，真空烘箱真空度大于755 mmHg 室溫干燥48小時(shí)，得到孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。
權(quán)利要求
1.一種具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘?，其特征在于，微粒尺?0-1000 μ m，表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征尺寸為0. 5-50 μ m;所述微粒的材料為質(zhì)地較軟的疏水性材料，微粒表面的拓?fù)湫蚊彩峭ㄟ^(guò)另一種大小尺寸為0. 5-50 μ m的親水性剛性粒子撞擊微粒的表面而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘?，其特征在于，所述微粒的材料為石蠟，所述的親水性剛性粒子材料為無(wú)機(jī)鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘５闹苽浞椒?，其特征在于具體步驟如下(1)將親水性剛性材料用粉碎機(jī)粉碎成尺寸為0.5-50 μ m的粒子；(2)將疏水性微粒置于燒瓶中，把燒瓶置于水浴鍋中；將粉碎后的親水性剛性粒子加入燒瓶中，與疏水性微粒一起機(jī)械攪拌；(3)將疏水性微粒和親水性剛性粒子的混合物用去離子水沖洗數(shù)遍，將微粒表面的剛性粒子清洗干凈，最后抽濾，干燥，得到表面拓?fù)湫蚊脖恍揎椀氖杷晕⒘?；其中，親水性剛性粒子的熔點(diǎn)高于疏水性微粒的熔點(diǎn)；水浴溫度接近于或等于被修飾的疏水性微粒的熔點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘５闹苽浞椒?，其特征在于所述微粒的材料為石蠟，所述的剛性粒子的材料為氯化鈉、碳酸氫鈉或糖，或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘５闹苽浞椒?，其特征在于所述水浴溫度?0-55 °G。
6.一種多孔支架，其特征在于，孔尺寸50-1000 μ m,孔表面具有特征尺寸為0. 5-50 μ m 的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述支架孔表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是通過(guò)如權(quán)利要求1或2所述的微粒作為致孔劑而將其表面的拓?fù)湫蚊厕D(zhuǎn)移過(guò)去的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔支架，其特征在于支架的基質(zhì)材料是天然或合成高分子材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多孔支架，其特征在于所述高分子材料包括可降解的高分子，不可降解的高分子材料，上述高分子材料的共聚物或混合物，或上述高分子材料與添加劑的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多孔支架，其特征在于所述可降解高分子材料為聚乳酸、聚羥基乙酸、聚羥基丁酸酯、聚幾內(nèi)酯、聚碳酸酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚二氧六環(huán)、殼聚糖、海藻酸鹽、透明質(zhì)酸鹽、膠原、明膠、絲素蛋白中的一種，或它們中的幾種組成的共聚物或共混物的任何一種；所述不可降解的高分子材料為聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、尼龍、聚氨酯、聚甲醛、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚硅氧烷中的一種，或由它們之中的幾種組成的共聚物或共混物的任何一種；分子量為1萬(wàn)-300萬(wàn)。
10.一種如權(quán)利要求6— 9之一所述的多孔支架的制備方法，其特征在于，具體步驟為(1)由權(quán)利要求3—5之一所述制備方法獲得表面具有表面拓?fù)湫蚊驳淖鳛橹驴讋┑奈⒘＃?2)將多孔支架基質(zhì)材料的濃溶液與致孔劑混合均勻，注入模具中，成型；(3)去除模具，揮發(fā)剩余的溶劑；(4)采用可以溶解致孔劑但不溶解基質(zhì)材料的溶劑去除致孔劑，即得到所需的孔表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多孔支架。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有表面拓?fù)湫蚊驳奈⒘！⒍嗫字Ъ芗捌渲苽浞椒?。所述微粒為疏水性微粒，其表面拓?fù)湫蚊灿捎H水性剛性粒子撞擊形成；多孔支架的孔表面具有拓?fù)湫蚊步Y(jié)構(gòu)，其基質(zhì)為聚合物材料，孔表面的拓?fù)湫蚊步Y(jié)構(gòu)通過(guò)所述微粒作為致孔劑而將其表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移而來(lái)。本發(fā)明所述表面具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)致孔劑的制備工藝簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，并且在三維多孔支架的制備中，致孔劑中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能轉(zhuǎn)移到支架中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三維多孔支架孔表面的表面拓?fù)湫蚊驳男揎棥?br> 文檔編號(hào)C08J9/26GK102432911SQ20111026894
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者丁建東, 潘震 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)