專利名稱：一種致孔劑粘結濾出法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法
技術領域：
本發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濾出 法制備組織工程用聚合物多孔支架的方法。
背景技術：
創傷及病損組織的修復一直是醫學領域的難題之一，長期以來國內外學者進行了大量 相關研究與臨床實踐。對于這些難題,組織工程技術為它帶來了新的方法。其具體思路為 將體外培養擴增的正常組織細胞吸附于一種生物相容性良好并可被機體吸收的生物材料 上形成復合物，將細胞一生物材料復合物植入機體組織、器官病損部位，細胞在生物材料 逐漸被機體降解吸收的過程中形成新的具有形態和功能的相應組織、器官，達到修復創傷 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，力學性能優良等特點。組 織工程對于多孔支架的微觀要求是具有適當的孔徑，較高的孔隙率，良好的連通性，以 便于細胞的進入、營養物質的滲入和廢物的排出。
當今，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、氣體發泡法、熱 致相分離法、三維打印技術等。
致孔劑瀝濾技術是制備組織工程用多孔支架最簡便和研究最廣泛的技術之一。該技術 通過控制致孔劑的形態、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，因而受到廣泛的關注。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。國內丁建東 等人(專利號CN1234492C)設計了一套復合模具，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。
氣體發泡技術采用氣體作為致孔劑，在制孔過程中不使用有機溶劑。它避免了有機溶 劑的細胞毒作用和高溫處理的影響，是一種較理想的細胞種植載體，尤其有利于負載生長 因子作用于種植細胞。Singh等人(Biomaterial, 2004， 25:2611 2617)用超臨界C02發泡 的方法制備了聚乳酸-乙醇酸的多孔支架，測定材料開孔率可達89%。這種方法對設備要求
高，微孔結構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構，容易滿足微孔材料的特殊要求，且能產生厚截 面上各向相同的微孔結構。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。
三維打印技術制備多孔支架時，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，在計算機控制下，按預定程序逐層打印，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。三維打印的優點是成型時間短，比較適合于自動化大規模生產， 且可以更具個體差異迅速制備出具有個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，都存在相應的不足，性能和使用效果尚不 能令人滿意。如何將現有的技術進行改性，制備得到既有適當的孔徑，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鍵 問題之一。
發明內容
本發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濾出法制備聚合物多孔支架的方法。
本發明提出的致孔劑粘結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%相對濕度下放置 1-24小時，使得模具中的致孔劑相互粘結在一起，然后真空干燥1-8小時；
(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，待溶劑氯仿揮發后， 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小時更換去離子水，48-50 小時后取出制品；
(5) 將步驟(4)得到的制品真空干燥8-24小時，除去水分，即得到聚合物多孔支架。 本發明中，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，篩分可以采用標準篩，
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、聚乙二醇 或聚羥基丁酸酯。
本發明中，所述脂肪族聚酯包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己內酯(PCL)、 乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)或己內酯共聚物。
本發明通過致孔劑粘結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。本發明的顯著特征是在澆鑄聚合物溶液前，將致孔劑 粘結在一起，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致的毒性。
具體實施例方式
通過下述實例更好的理解本發明，但這些實例并不用來限制本發明。 實施例l:聚乳酸多孔支架的制備的方法 (1)采用國產標準篩對氯化鈉顆粒徑行分級，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，設定溫度37'C，相對濕度95%， 10小 時后取出，使模具中的氯化鈉有一定程度的粘結，放入真空烘箱干燥2小時；
(3) 將濃度為O. lg/ml的聚乳酸氯仿溶液澆鑄入模具內，待氯仿揮發后，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小時更換去離子水，48小時后氯化鈉全 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，孔壁的內部也含有因致孔劑相互粘結在一起產生的 20 50m的微孔，支架的孔隙率達到94. 6%，且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實施例2:羥基磷灰石/聚乳酸復合多孔支架的制備
(1) 采用國產標準篩對氯化鈉顆粒徑行分級，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，設定溫度37'C，相對濕度95%， 6小 時后取出，使模具中的氯化鈉有一定程度的粘結，放入真空烘箱干燥2小時；
(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，待氯仿揮發后，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小時更換去離子水，48小時后取出制品；
(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 內部也含有因致孔劑相互粘結在一起產生的20 50Mm的微孔，支架的孔隙率達到92.3%, 且多孔支架孔與孔之間連通性良好。
實施例3:聚己內酯多孔支架的制備
(1) 采用國產標準篩對葡萄糖顆粒徑行分級，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，設定溫度60'C，相對濕度80%， 10小 時后取出，使模具中的葡萄糖有一定程度的粘結，放入真空烘箱干燥4小時；
(3) 將0.05g/ml的聚己內酯氯仿溶液澆鑄入模具內，待氯仿揮發后，得到葡萄糖、 聚己內酯的混合物；
(4) 將上此混合物在去離子水中浸泡，每4小時更換去離子水，48小時后取出制品； (5)真空干燥，除去水分，得到聚己內酯多孔支架；
所得多孔支架孔徑為200 400陶左右，孔壁的內部也含有因致孔劑相互粘結在一起 產生的2(T50Wn的微孔，支架的孔隙率達到92. 4%,且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實施例4:聚乳酸一聚乙醇酸共聚物多孔支架的制備的方法
(1) 采用國產標準篩對氯化鉀顆粒徑行分級，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，設定溫度5(TC，相對濕度90%， 8小 時后取出，使模具中的氯化鉀有一定程度的粘結，放入真空烘箱干燥2小時；
(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，待氯仿 揮發后，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小時更換去離子水，48小時后氯化鉀全部 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，孔壁的內部也含有因致孔劑相互粘結在一起產 生的2(T50m的微孔，支架的孔隙率達到90. 8%,且多孔支架孔與孔之間連通性良好。 實施例5:聚乳酸一聚乙二醇共聚物多孔支架的制備的方法(1) 采用國產標準篩對檸檬酸鈉顆粒徑行分級，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，設定溫度37'C，相對濕度90%， 5 小時后取出，使模具中的擰檬酸鈉有一定程度的粘結，放入真空烘箱干燥2小時；
(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，待氯仿 揮發后，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小時更換去離子水，48小時后檸檬酸鈉全 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，孔壁的內部也含有因致孔劑相互粘結在一起產生的 1(T50他的微孔，支架的孔隙率達到94. 8%，且多孔支架孔與孔之間連通性良好。
權利要求
1、一種致孔劑粘結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％相對濕度下放置1-24小時，使模具中的致孔劑相互粘結在一起，然后真空干燥1-8小時；(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，待溶劑氯仿揮發后，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小時更換去離子水，48-50小時后取出制品；(5)將步驟(4)得到的制品真空干燥8-24小時，除去水分，即得到聚合物多孔支架。
2、 根據權利要求1所述的致孔劑粘結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、 根據權利要求1所述的致孔劑粘結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、 根據權利要求1所述的致孔劑粘結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、聚乙二醇或聚 羥基丁酸酯。
5、 根據權利要求4所述的致孔劑粘結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、聚己內酯、乳酸-乙醇酸共聚物或己 內酯共聚物。
全文摘要
本發明涉及一種致孔劑粘結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、濕度的環境下，使得模具中的致孔劑相互粘結在一起。然后將聚合物溶液澆鑄入模具，待溶劑揮發后，將其中的致孔劑濾出，最終得到聚合物多孔支架。該法設備簡單，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，保持了極好的連通性，適用于組織工程三維多孔細胞支架及其它應用領域。
文檔編號A61L27/00GK101176799SQ20071017181
公開日2008年5月14日 申請日期2007年12月6日 優先權日2007年12月6日
發明者杰 任, 譚慶剛, 楚 陳 申請人:同濟大學