專利名稱：一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多孔材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，并特別涉及以乳液冷凍干燥法制備三維多孔支架的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制備組織工程多孔支架的方法有很多，常采用的有多孔浙濾、冷凍干燥、乳液冷凍干燥等。Ikada等人以明膠水凝膠中的水做致孔劑，采用冷凍干燥的方法制備出多孔支架， 但由于水凝膠在冷凍過程中熱傳導(dǎo)速率不同，導(dǎo)致冷凍速率和冷凍溫度對支架的影響較大，從而使得支架的孔徑在制備過程中不易控制，而且支架的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)差異較大。而采用乳液冷凍干燥法制備的支架，孔與孔之間的聯(lián)通性較好。微波對材料的加熱屬于“體加熱”，不同于一般的表面加熱，從理論上來說，體加熱使材料能夠均勻受熱。微波技術(shù)已成功用于交聯(lián)羧甲基殼聚糖膜，使其能夠應(yīng)用于創(chuàng)傷治療。采用微波技術(shù)烘干殼聚糖膜，其速度比傳統(tǒng)的空氣對流加熱方式快6倍。在微波輻射下，以戊二醛交聯(lián)殼聚糖膜，反應(yīng)可在2-3分鐘內(nèi)完成，其拉伸強(qiáng)度優(yōu)于水浴加熱條件下交聯(lián)的殼聚糖膜。目前的三維殼聚糖多孔支架的制備方法，采用冷凍干燥的方法，制孔過程中只是以水為致孔劑進(jìn)行一次冷凍干燥來制孔，這樣的支架普遍都存在孔與孔之間連通性差、整體三維殼聚糖多孔支架的機(jī)械性能差等的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述的技術(shù)問題而提出一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，即以殼聚糖為原料，正戊醇和水作致孔劑，采用乳液進(jìn)行兩次冷凍干燥法來制備殼三維聚糖多孔支架，再采用微波爐對殼聚糖支架進(jìn)行微波輻射處理，最終得到一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架。采用正戊醇和水兩種致孔劑，并選用乙醇將正戊醇除去，乙醇又可起到消毒的作用，因而得到的三維殼聚糖多孔支架對細(xì)胞的毒性小。利用微波輻射產(chǎn)生熱效應(yīng)，使殼聚糖支架發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成體型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，從而提高三維殼聚糖多孔支架的力學(xué)性能。上述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，具體包括如下步驟
(1)、殼聚糖與正戊醇乳液的配制
將殼聚糖醋酸水溶液，在磁力攪拌下逐漸加入2倍體積的正戊醇后攪拌20min，再加入 1/10體積的1%(ν/ν)戊二醛水溶液攪拌IOmin形成殼聚糖與正戊醇乳液；
所述的殼聚糖醋酸水溶液即殼聚糖與濃度為1% (V/V)的醋酸水溶液按質(zhì)量體積比計(jì)算即殼聚糖醋酸水溶液為3g :100ml ；
(2)、第一次冷凍干燥
3將步驟(1)所得的殼聚糖與正戊醇乳液在凍干機(jī)中進(jìn)行第一次冷凍干燥來制孔，得殼聚糖支架；
第一次冷凍干燥使所得的殼聚糖支架中細(xì)小的冰晶升華，形成小孔，以增強(qiáng)孔與孔之間的連通性；
第一次冷凍干燥過程控制預(yù)凍溫度為-40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih; —次干燥的溫度為-20°C，時(shí)間為9-10h ；二次干燥的溫度為10°C，時(shí)間為1. 5-2h ；
(3)、第二次冷凍干燥
將步驟(2)凍干后所得的殼聚糖支架浸入無水乙醇中15min，再用去離子水反復(fù)清洗支架3次，用5%的硼氫化鈉水溶液除去游離的戊二醛，再用去離子水洗滌后，進(jìn)行第二次冷凍干燥，得到三維殼聚糖多孔支架；
第二次冷凍干燥使殼聚糖支架中細(xì)小的冰晶升華，凍干后形成小孔，增強(qiáng)孔與孔之間的連通性，
第二次冷凍干燥過程控制預(yù)凍溫度為_40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih; —次干燥的溫度為-20°C，時(shí)間為9-10h ；二次干燥的溫度為10°C，時(shí)間為1. 5-2h ；
(4)、微波輻射處理
采用微波爐，在功率為160W下對步驟(3)所得的三維殼聚糖多孔支架進(jìn)行微波輻射 8min，最終得本發(fā)明的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架；
所用的微波爐為WG800CTL23 _ K6的Galanz微波爐。上述所得的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架可用于貼壁性細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)。本發(fā)明的技術(shù)效果
一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，由于采用乳液冷凍干燥法，分別進(jìn)行兩次完整的冷凍干燥，采用正戊醇和水兩種致孔劑，來調(diào)整孔隙結(jié)構(gòu)，得到孔徑均勻、孔隙率高，連通性好的支架，孔徑為20-50 μ m，孔隙率為85-擬％。且制備過程中選用乙醇將正戊
醇除去，乙醇又可起到消毒的作用，因而得到的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架在用于貼壁性細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)時(shí)對細(xì)胞的毒性小。同時(shí)，由于一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備過程中采用微波輻射產(chǎn)生熱效應(yīng)，使三維殼聚糖多孔支架發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成體型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使得最終所得的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的力學(xué)性能有顯著提高。且本發(fā)明的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，操作簡單，成本低，便于推廣。


圖1是本發(fā)明高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的掃描電鏡圖片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明所用的所有試劑均為分析純，所有原料均為醫(yī)用級別，所有的原料及試劑均購自上海國藥集團(tuán)。
本發(fā)明所用的微波爐為型號為WG800CTL23 _ K6，生產(chǎn)廠家為Galanz。本發(fā)明所用的凍干機(jī)為Advantage PLUS冷凍型干燥機(jī)，型號為ES，生產(chǎn)廠家為美國Virtis公司。實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，包括如下步驟
(1)、殼聚糖與正戊醇乳液的配制
①、配制3%(W/V)殼聚糖醋酸溶液
先量取Iml醋酸加入IOOml的容量瓶中定容，制得1% (V/V)醋酸溶液，再稱取3g殼聚糖，加入1% (V/V)醋酸溶液中即得3% (W/V)殼聚糖醋酸溶液； 所用的殼聚糖脫乙酰度> 91% ；
②、1%(ν/ν)戊二醛水溶液
量取Iml純戊二醛并加蒸餾水定容至IOOml即得1%(ν/ν)戊二醛水溶液，4°C保存?zhèn)?br> 用；
③、殼聚糖與正戊醇乳液
取IOml上述步驟①所得的3% (W/V)殼聚糖醋酸溶液，并進(jìn)行磁力攪拌，逐漸加入20ml 的正戊醇后攪拌20min，再加入Iml步驟②所得的1%(ν/ν)戊二醛水溶液后攪拌IOmin即得殼聚糖與正戊醇乳液；
(2)、第一次冷凍干燥
將步驟(1)中的③所得的殼聚糖與正戊醇乳液在凍干機(jī)中進(jìn)行第一次冷凍干燥來制孔，得殼聚糖支架；第一次冷凍干燥過程控制預(yù)凍溫度為-40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih ；—次干燥的凍干機(jī)中隔板溫度為-20°C，時(shí)間為9-10h ；二次干燥的凍干機(jī)中隔板溫度為10°C，時(shí)間為 1. 5-2h ；
(3)、第二次冷凍干燥
將步驟(2)第一次凍干后所得的殼聚糖支架浸入無水乙醇中15min，再用去離子水反復(fù)清洗支架3次，用5%的硼氫化鈉水溶液除去游離的戊二醛，再用大量的去離子水洗滌后， 在凍干機(jī)中進(jìn)行第二次冷凍干燥，得到三維殼聚糖多孔支架；第二次冷凍干燥過程控制 預(yù)凍溫度為-40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih ；—次干燥的凍干機(jī)中隔板溫度為-20°C，時(shí)間為9-10h ； 二次干燥的凍干機(jī)中隔板溫度為10°C，時(shí)間為1. 5-2h ；
所述的5%的硼氫化鈉水溶液即稱取5. Og的硼氫化鈉加入IOOml的容量瓶中以蒸餾水定容，制得5%的硼氫化鈉水溶液； (3)、微波輻射處理
采用微波爐，在功率為160W下對步驟(2)所得的三維殼聚糖多孔支架進(jìn)行微波輻射 Smin即得本發(fā)明的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架。最終得到的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖1中可以看出本發(fā)明的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架中水凝結(jié)成冰晶凍干后留下的孔，孔徑為 20-50 μ m，且孔與孔之間的連通性好，其孔隙率達(dá)85-擬％。且本發(fā)明的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的力學(xué)性能也有顯著提高。上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，即以殼聚糖為原料，其特征在于以正戊醇和水作致孔劑，進(jìn)行兩次冷凍干燥法來制備殼聚糖多孔支架，再采用微波爐對殼聚糖支架進(jìn)行微波輻射處理，最終得到一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，其特征在于其具體包括如下步驟(1)、殼聚糖與正戊醇乳液的配制將殼聚糖醋酸水溶液，在磁力攪拌下逐漸加入2倍體積的正戊醇后攪拌20min，再加入 1/10體積的1%(ν/ν)戊二醛水溶液攪拌均勻后形成殼聚糖與正戊醇乳液；所述的殼聚糖醋酸水溶液即殼聚糖與濃度為1% (V/V)的醋酸水溶液按質(zhì)量體積比計(jì)算即殼聚糖醋酸水溶液為3g :100ml ；(2)、第一次冷凍干燥將步驟(1)所得的殼聚糖與正戊醇乳液進(jìn)行第一次冷凍干燥制孔，得殼聚糖支架；(3)、第二次冷凍干燥將步驟(2)凍干后所得的殼聚糖支架浸入無水乙醇中15min，再用去離子水反復(fù)清洗支架3次，用5%的硼氫化鈉水溶液除去游離的戊二醛，再用去離子水洗滌后，進(jìn)行第二次冷凍干燥，得到三維殼聚糖多孔支架；(4)、微波輻射處理采用微波爐，在功率為160W下對步驟(3)所得的三維殼聚糖多孔支架進(jìn)行微波輻射 8min，最終得本發(fā)明的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，其特征在于步驟(1)所用的殼聚糖脫乙酰度> 91%。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的第一次冷凍干燥，其冷凍干燥過程控制預(yù)凍溫度為-40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih ；—次干燥的溫度為-20°C，時(shí)間為9-10h ；二次干燥的溫度為10°C，時(shí)間為1. 5-2h。
5.如權(quán)利要求4所述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，其特征在于步驟 (3)所述的第二次冷凍干燥，其冷凍干燥過程控制預(yù)凍溫度為-40°C，預(yù)凍時(shí)間為Ih ；—次干燥的溫度為_20°C，時(shí)間為9-10h ；二次干燥的溫度為10°C，時(shí)間為1. 5-池。
6.如權(quán)利要求5所述的一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，其特征在于步驟(4)所用的微波爐為WG800CTL23 K6的Galanz微波爐。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法，它是以殼聚糖為原料，正戊醇和水作致孔劑，采用乳液冷凍干燥法來制備三維殼聚糖多孔支架，再采用微波爐對三維殼聚糖多孔支架進(jìn)行微波輻射處理，最終得到高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架。本發(fā)明的這種高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架的制備方法所得到的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架，孔徑為20-50m，孔隙率為92%；同時(shí)利用微波輻射產(chǎn)生熱效應(yīng)，使三維殼聚糖多孔支架發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成體型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使最終所得高強(qiáng)度三維殼聚糖支架的力學(xué)性能顯著提高。制得的高強(qiáng)度三維殼聚糖多孔支架可用于貼壁性細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)。
文檔編號C08J9/36GK102504328SQ20111030066
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉寶林, 宋曉燕, 李琳, 韓寶三 申請人:上海理工大學(xué)