專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備聚合物三維多孔支架的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新穎的溶劑澆鑄/真空揮發(fā)/粒子瀝濾法制備聚合物三維多孔支
架的方法，屬于組織工程支架制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，聚合物多孔支架材料由于組織相容性好、大的表面積和孔隙率有利于 組織細(xì)胞的生長(zhǎng)粘附、降解速率可調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在組織工程領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān) 注。所使用的材料主要包括可降解的天然或合成高分子材料、生物惰性高分子、生物陶 瓷及它們的復(fù)合材料。因?yàn)椴煌M織和器官對(duì)支架材料的降解速率、孔隙率、孔尺寸、力 學(xué)性能等指標(biāo)要求不同，這就要求科學(xué)家們除了選用不同的基體材料外，還要從多孔材 料的制備技術(shù)著手，通過(guò)孔隙率和孔尺寸的精確控制來(lái)滿(mǎn)足組織工程對(duì)降解速率和力學(xué) 性能等方面的要求?；谝陨夏康?，目前廣泛采用的可降解聚合物三維多孔制備技術(shù)包 括相分離法/冷凍干燥法、溶劑澆鑄/粒子瀝濾法(SC/PL)、固體自由成型技術(shù)、微球 燒結(jié)法、纖維粘接法、氣體發(fā)泡法等，其中SC/PL方法因?yàn)榫哂袑?shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件要求 較低、支架的孔隙率和空隙大小可控等諸多優(yōu)點(diǎn)，從而成為應(yīng)用最為廣泛的制備方法之 一。但傳統(tǒng)的SC/PL制備技術(shù)也存在一個(gè)顯著的缺點(diǎn)支架形狀受到的限制(只能制備 出厚度不超過(guò)2mm厚的多孔膜)，針對(duì)這一缺點(diǎn)，廣大科研工作者采取了多種方法對(duì)SC/ PL技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，如中國(guó)專(zhuān)利CN1446841A(申請(qǐng)?zhí)?3114939. 1)采用SC/PL制備三維 多孔支架的方法就是首先制備多張多孔膜，然后使用溶劑將多張多孔膜層疊粘接起來(lái) 的方法，采用SC/PL方法制備三維多孔支架的其他方法還有溶劑澆鑄/冷凍干燥/粒 子瀝濾(Cai Q， Yang J， Bei JZ， Wang S G. A novel porous cells scaffold made of polylactide-dext:ran blend by combiningphase—separation arid particle—leaching techniques. Biomaterials， 2002， 23 :4483 4492)、注射成型/粒子瀝濾(Wu L B，Jing D Y， Ding J D. A"room-temperature，，injection molding-particulate leaching即proach for fabrication of biodegradable three—dimensional porous scaffolds. Biomaterials, 2006,27 :185 191)、氣體發(fā)泡/粒子瀝濾(Yoon J J， Song S H， Lee D S， Park T G. Immobilization of cell adhesiveRGD peptide onto the surface of highly porous biodegradable polymer scaffolds fabricated by a gasfoaming/salt leaching method. Biomaterials, 2004， 25 :5613 5620)等方法，但以上方法均步驟繁瑣、工藝復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備聚合物三維多孔支架的方法，以此方法采用新穎 的溶劑澆鑄/真空揮發(fā)/粒子瀝濾法制備聚合物三維多孔支架，所制備的三維多孔支架具 有孔隙率和孔徑大小可控、操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種制備聚合物三維多孔支架的方法，其特征在于 (1)將聚合物溶于溶劑配制成濃度為5 20wt^溶液，加入致孔劑顆粒并充分?jǐn)嚢?，致孔劑用量為聚合物和致孔劑總質(zhì)量的50 99%，于室溫?fù)]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；
(2)將步驟(1)制得的糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶的布氏漏斗中，用能 夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口 ，塞子側(cè)面涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和 密封，靜置10 30分鐘； (3)將普通循環(huán)水真空泵與吸濾瓶連接，抽真空數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；
(4)溶劑完全揮發(fā)后，用去離子水浸泡洗滌聚合物/致孔劑復(fù)合物，每隔4 8小 時(shí)更換一次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到致孔劑的存在為止，得到濕態(tài) 支架； (5)將濕態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12 24小時(shí)后再室溫真空干燥至衡重，得到聚合 物多孔支架； 所述的聚合物是下列物質(zhì)之一 聚乳酸(PLA)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己
內(nèi)酯(PCL)、聚苯乙烯(PS); 所述的溶劑是氯仿或四氫呋喃之一 ； 所述的致孔劑是下列物質(zhì)之一 氯化鈉、石蠟、冰粒子、碳酸氫銨。
如上所述的制備聚合物三維多孔支架的方法，其特征在于在聚合物溶于溶劑配
制成濃度為7 15wt^的30ml溶液中，加入5 30克致孔劑。 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，優(yōu)選本發(fā)明使用的聚合物選自所有的能溶于適當(dāng)溶劑的 高分子及它們的共混物和共聚物。 本發(fā)明中使用的致孔劑顆?？梢杂杀绢I(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要制備的支架進(jìn)行適 當(dāng)選擇，例如但不限于氯化鈉、石蠟、冰粒子、碳酸氫銨等。 本發(fā)明所用的聚合物的溶劑應(yīng)不改變聚合物和致孔劑的性質(zhì)，且對(duì)致孔劑不溶 解，易揮發(fā)。 本發(fā)明所用的致孔劑的去離子水應(yīng)不溶解所選用的聚合物，且不會(huì)改變聚合物和 致孔劑性質(zhì)。在一定長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，可將致孔劑完全溶出。 本發(fā)明采用真空法從布氏漏斗底部揮發(fā)溶劑，而布氏漏斗上口因?yàn)椴捎没钊?封，所以聚合物/致孔劑/溶劑混合體系的上表面氣壓和大氣壓力相當(dāng)，利用大氣壓力的作 用可獲得結(jié)構(gòu)致密、外形尺寸可控的三維聚合物/致孔劑復(fù)合物，克服了傳統(tǒng)SC/PL方法只 能制備二維薄膜試樣的缺點(diǎn)，所得到的多孔支架孔隙率和孔尺寸可精確控制，且力學(xué)性能 良好。 本發(fā)明通過(guò)選用一支或多支不同尺寸的玻璃管做模具，同時(shí)制備出不同尺寸的管 狀和棒狀支架。 本發(fā)明所采用的材料來(lái)源廣泛，成本低廉。通過(guò)在50 700iim范圍內(nèi)調(diào)節(jié)致孔 劑的粒徑及使用量，可以制備出具有適宜孔徑和孔隙率的三維多孔支架。所制得的多孔支 架可以廣泛用于皮膚、軟骨、骨等多種組織或器官的重建或修復(fù)。
圖1本發(fā)明的真空揮發(fā)法制備組織工程用柱狀和管狀多孔支架整體裝置示意圖。
圖2利用多支玻璃管做模具同時(shí)制備不同尺寸管狀和棒狀支架的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 圖1中標(biāo)號(hào)為1活塞，2玻璃管(可根據(jù)需要選用)，3布氏漏斗，4抽濾瓶。
本發(fā)明的實(shí)施方式，其制備過(guò)程如下 (1)將聚合物溶于溶劑中配制成濃度為5 20wt^的溶液，加入預(yù)定目數(shù)的致孔 劑顆粒并充分?jǐn)嚢?，致孔劑用量為聚合物和致孔劑總質(zhì)量的50 99%，于室溫下?lián)]發(fā)溶劑 至混合物呈糊狀； (2)將步驟(1)制得的糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有不同內(nèi)徑玻璃管模具的布 氏漏斗中，用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口(塞子側(cè)面涂上真空 脂，確保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘。這里布氏漏斗還可使用根據(jù)需要加工的類(lèi)似布氏漏斗 的玻璃儀器代替。此時(shí)，由于活塞的密封作用，限制了糊狀混合物上表面的溶劑揮發(fā)；
(3)將布氏漏斗裝配到吸濾瓶上，用真空泵降低吸濾瓶?jī)?nèi)的氣壓，使溶劑從布氏漏 斗下部揮發(fā)。為了加快溶劑揮發(fā)，可根據(jù)所使用的不同溶劑，適當(dāng)控制布氏漏斗溫度加速揮 發(fā)。此時(shí)，由于上表面氣壓仍接近大氣壓強(qiáng)，隨著溶劑揮發(fā)，布氏漏斗中的混合物變得致密 而均勻； (4)溶劑完全揮發(fā)后，用去離子水浸泡洗滌聚合物/致孔劑復(fù)合物，每隔4 8小 時(shí)更換一次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到致孔劑的存在為止，得到濕態(tài) 支架； (5)將濕態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥后再室溫真空干燥，得到聚合物多孔支架。
實(shí)施例1 : 取8wt^聚乳酸(PLA)的氯仿溶液30ml，加入9. 6克過(guò)篩的氯化鈉(NaCl)并充分 攪拌，室溫?cái)嚢钃]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；然后將糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶的 布氏漏斗中，立即用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口(塞子側(cè)面涂 上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘后將吸濾瓶與普通循環(huán)水真空泵連接，抽真空數(shù) 小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；用去離子水浸泡洗滌PLA/NaCl復(fù)合物，每隔6小時(shí)更換一次去離 子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到NaCl的存在為止，得到濕態(tài)支架；將濕態(tài)支架 經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12小時(shí)后再室溫真空干燥24小時(shí)，得到PLA多孔支架。得到的支架用液 體轉(zhuǎn)換法測(cè)得孔隙率為82. 3% ，孔徑范圍為420 500 y m。
實(shí)施例2 : 取8wt^聚乳酸(PLA)的氯仿溶液30ml，加入21. 6克過(guò)篩的氯化鈉(NaCl)并充分 攪拌，室溫?cái)嚢钃]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；然后將糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶的 5cm內(nèi)徑布氏漏斗中，接著將3. 8cm、2. 8cm、1. 8cm、0. 8cm內(nèi)徑的玻璃管插入糊狀混合物后， 立即用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口(塞子側(cè)面涂上真空脂，確 保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘后將吸濾瓶與普通循環(huán)水真空泵連接，抽真空數(shù)小時(shí)，直至溶 劑完全揮發(fā)；用去離子水浸泡洗滌PLA/NaCl復(fù)合物，每隔6小時(shí)更換一次去離子水，直到 在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到NaCl的存在為止，得到4個(gè)壁厚均為0. 5cm的管狀支架， 內(nèi)徑與所使用的玻璃管外徑對(duì)應(yīng)，分別為4cm、3cm、2cm和lcm，同時(shí)還可以得到一根直徑為 0. 8cm的棒狀支架；將濕態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12小時(shí)后真空干燥24小時(shí)，得到成品PLA 多孔支架。得到的支架用液體轉(zhuǎn)換法測(cè)得孔隙率為91. 2%，孔徑范圍為310 420 ym。
實(shí)施例3 : 取8wt^乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)的氯仿溶液30ml，加入21. 6克過(guò)篩的氯化 鈉(NaCl)并充分?jǐn)嚢?，室溫?cái)嚢钃]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；然后將糊狀混合物倒入裝好濾 紙、配有吸濾瓶的布氏漏斗中，立即用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗 上口 (塞子側(cè)面涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘后將吸濾瓶與普通循環(huán)水真空 泵連接，抽真空數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；用去離子水浸泡洗滌PLGA/NaCl復(fù)合物，每隔6 小時(shí)更換一次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到NaCl的存在為止，得到濕態(tài) 支架；將濕態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12小時(shí)后真空干燥24小時(shí)，得到可PLGA多孔支架。得 到的支架用液體轉(zhuǎn)換法測(cè)得孔隙率為89. 7%，孔徑范圍為310 420 ym。
實(shí)施例4 : 取8wt^聚己內(nèi)酯(PCL)的四氫呋喃溶液30ml，加入21. 6克過(guò)篩的氯化鈉(NaCl) 并充分?jǐn)嚢?，室溫?cái)嚢钃]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；然后將糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸 濾瓶的布氏漏斗中，立即用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口 (塞子 側(cè)面涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘后將吸濾瓶與普通循環(huán)水真空泵連接，抽 真空數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；用去離子水浸泡洗滌PCL/NaCl復(fù)合物，每隔6小時(shí)更換一 次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到NaCl的存在為止，得到濕態(tài)支架；將濕 態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12小時(shí)后真空干燥24小時(shí)，得到可PCL多孔支架。得到的支架用 液體轉(zhuǎn)換法測(cè)得孔隙率為91. 7%，孔徑范圍為100 210iim。
實(shí)施例5 : 取8wt^聚苯乙烯(PS)的氯仿溶液30ml，加入21. 6克過(guò)篩的氯化鈉(NaCl)并充 分?jǐn)嚢?，室溫?cái)嚢钃]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；然后將糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶 的布氏漏斗中，立即用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口 (塞子側(cè)面 涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封)，靜置數(shù)分鐘后將吸濾瓶與普通循環(huán)水真空泵連接，抽真空 數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；用去離子水浸泡洗滌PS/NaCl復(fù)合物，每隔6小時(shí)更換一次去 離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到NaCl的存在為止，得到濕態(tài)支架；將濕態(tài)支 架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12小時(shí)后真空干燥24小時(shí)，得到可PS多孔支架。得到的支架用液體轉(zhuǎn) 換法測(cè)得孔隙率為90. 2%，孔徑范圍為210 310iim。
權(quán)利要求
一種制備聚合物三維多孔支架的方法，其特征在于(1)將聚合物溶于溶劑配制成濃度為5～20wt％溶液，加入致孔劑顆粒并充分?jǐn)嚢?，致孔劑用量為聚合物和致孔劑總質(zhì)量的50～99％，于室溫?fù)]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；(2)將步驟(1)制得的糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶的布氏漏斗中，用能夠沿布氏漏斗內(nèi)壁上下滑動(dòng)的密封塞子塞住漏斗上口，塞子側(cè)面涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封，靜置10～30分鐘；(3)將普通循環(huán)水真空泵與吸濾瓶連接，抽真空數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；(4)溶劑完全揮發(fā)后，用去離子水浸泡洗滌聚合物/致孔劑復(fù)合物，每隔4～8小時(shí)更換一次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到致孔劑的存在為止，得到濕態(tài)支架；(5)將濕態(tài)支架經(jīng)室溫鼓風(fēng)干燥12～24小時(shí)后再室溫真空干燥至衡重，得到聚合物多孔支架；所述的聚合物是下列物質(zhì)之一聚乳酸、乳酸-乙醇酸共聚物、聚己內(nèi)酯、聚苯乙烯；所述的溶劑是氯仿或四氫呋喃之一；所述的致孔劑是下列物質(zhì)之一氯化鈉、石蠟、冰粒子、碳酸氫銨。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備聚合物三維多孔支架的方法，其特征在于在聚合物溶于溶劑配制成濃度為7 15wt^的30ml溶液中，加入5 30克致孔劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備聚合物三維多孔支架的方法，將聚合物溶于溶劑配制成濃度為溶液，加入致孔劑顆粒并攪拌，于室溫?fù)]發(fā)溶劑至混合物呈糊狀；將糊狀混合物倒入裝好濾紙、配有吸濾瓶的布氏漏斗中，用密封塞子塞住漏斗上口，塞子側(cè)面涂上真空脂，確保潤(rùn)滑和密封，靜置10～30分鐘；將普通循環(huán)水真空泵與吸濾瓶連接，抽真空數(shù)小時(shí)，直至溶劑完全揮發(fā)；然后用去離子水浸泡洗滌聚合物/致孔劑復(fù)合物，每隔4～8小時(shí)更換一次去離子水，直到在洗滌后的去離子水中檢測(cè)不到致孔劑的存在為止，得到濕態(tài)支架；將濕態(tài)支架真空干燥至衡重，得到聚合物多孔支架。本方法制備的三維多孔支架具有孔隙率和孔徑大小可控、操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61L27/16GK101773682SQ20091027287
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者劉嘉寧, 吳述平, 周正難, 張?jiān)? 鄧澤賢, 陳詩(shī), 龔興厚 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)