一種高孔隙率高連通性生物支架制備方法與流程

本發(fā)明屬于高分子材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高孔隙率高連通性生物支架制備方法。

背景技術(shù)：
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組織工程是一門新興的交叉學(xué)科，它融合了生命科學(xué)、工程學(xué)及材料學(xué)的基本原理、基本理論、基本技術(shù)和基本方法。組織工程學(xué)主要涵蓋如下三大部分：細(xì)胞、支架和生長信息。其中，細(xì)胞是一切生物組織最基本的結(jié)構(gòu)單位,而組織工程支架作為種植細(xì)胞的場所和組織再生的模板，其內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)與性能對細(xì)胞的黏附、增殖和分化具有極其重要的作用。因此目前已經(jīng)成為組織工程領(lǐng)域重要研究方向之一，得到了研究者的廣泛重視。組織工程支架的制備工藝將決定其內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能，進(jìn)而影響其與細(xì)胞的相互作用機(jī)理，影響其在組織工程和生命科學(xué)領(lǐng)域中的實際應(yīng)用價值。因此，組織工程支架的制備及其微孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控對組織工程和生命科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展有著十分重要的意義，并成為了工程學(xué)、材料科學(xué)和生命科學(xué)交叉領(lǐng)域中具有挑戰(zhàn)性的前沿科學(xué)問題。

目前，已有大量的研究結(jié)果證明，理想的組織工程支架應(yīng)具備以下特征：(1)三維立體結(jié)構(gòu)—合適的孔徑、較高的孔隙率和良好的泡孔連通性都有利于細(xì)胞的植入、黏附以及細(xì)胞營養(yǎng)成分的輸入和細(xì)胞代謝產(chǎn)物的輸出；(2)良好的生物相容性—體外培養(yǎng)時無細(xì)胞毒性，植入體內(nèi)不會導(dǎo)致機(jī)體炎癥反應(yīng)和引起宿主的移植排斥反應(yīng)；(3)生物可降解性和合適的降解速率—支架的降解速率應(yīng)與細(xì)胞、組織生長速率相匹配，支架在體內(nèi)的降解過程，必須考慮材料的降解、人體的吸收以及材料的機(jī)械性能的平衡，使得在新組織形成的過程中，材料保持足夠的完整性，從而能夠承受載荷和壓力，保證材料的功能。(4)適宜的可塑性和機(jī)械強(qiáng)度—在細(xì)胞體外培養(yǎng)的過程中，支架要有足夠的強(qiáng)度來維持細(xì)胞在其內(nèi)生長所需的空間，在體內(nèi)必須要有與宿主組織機(jī)械性能相匹配的臨時機(jī)械支撐，以承載體內(nèi)的壓力和負(fù)荷。(5)良好的微孔結(jié)構(gòu)和形態(tài)—合適的微孔結(jié)構(gòu)、表面拓?fù)湫螒B(tài)和表面活性，將有利于細(xì)胞黏附、增殖、分化及生長因子的負(fù)載與表達(dá)。上述性能的獲得主要與兩方面的因素有關(guān)，一是組織工程支架材料本身，二是組織工程支架內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)形態(tài)及結(jié)構(gòu)性能。因此有關(guān)組織工程支架的制備、微孔結(jié)構(gòu)調(diào)控、結(jié)構(gòu)性能設(shè)計及應(yīng)用研究吸引了全世界不同研究背景的多學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)家的注意。

1992年，A.G.A.Coombes和J.D.Heckman采用凝膠澆鑄技術(shù)制備了多孔生物支架。他們在46-52℃下將半結(jié)晶左旋聚乳酸(PLLA)溶于丙酮形成濃度為7％(w/v)的溶液，在室溫(22-24℃)下靜置30min，得到強(qiáng)度較大的凝膠，然后將凝膠在甲醇中浸泡3d除去溶劑，室溫下常壓干燥，即得孔徑＜5μm的不規(guī)則多孔結(jié)構(gòu)；他們還在52℃下將PLLA和聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA50)的混合物(25:75，w/w)溶于丙酮中形成濃度為24％(w/v)的溶液，室溫下靜置24h，然后將凝膠浸入甲醇中3d，再浸入水中4d，室溫下常壓干燥，得到孔徑＜2μm的不規(guī)則多孔結(jié)構(gòu)材料。但此方法制備獲得的支架孔徑較小，不利于細(xì)胞的進(jìn)入和增殖。

2001年，P.X.Ma等采用粘結(jié)成型的石蠟微球作為成孔劑，制備了PLLA多孔支架。將熔融的石蠟倒入聚乙烯醇(PVA)溶液中，用分散的方法得到蠟球。將一定粒徑的蠟球放入塑料瓶中，用平板壓住上表面，在37℃加熱瓶子40min，使蠟球粘結(jié)形成內(nèi)部相互連續(xù)的模型，待瓶子溫度降至室溫后，向蠟球團(tuán)中逐滴加入PLLA的二氧六環(huán)(DO)/吡啶(1:1,v/v)溶液，然后迅速在250mmHg、37℃條件下加熱2-3min以便除去蠟球團(tuán)中的空氣。將聚合物/蠟球團(tuán)在-70℃放置24h使聚合物溶液發(fā)生相分離，然后將分相的凝膠/蠟球混合物分別在環(huán)己烷中浸泡除去溶劑和蠟球，再用環(huán)己胺萃取出環(huán)己烷，并將凝膠進(jìn)行冷凍干燥，得到具有相互連續(xù)的球形孔結(jié)構(gòu)的納米纖維細(xì)胞外基質(zhì)。

H.Li等利用溶液澆鑄/鹽瀝濾技術(shù)制備具有生物活性的硅灰石/聚乳酸(PLA)復(fù)合支架。在PLA)的氯仿溶液中加入硅灰石和粒狀NaCI，經(jīng)過溶液澆鑄、鹽瀝濾、真空干燥等步驟，得到海綿狀支架。支架具有相互連續(xù)的大孔結(jié)構(gòu)，孔徑從幾十微米到幾百微米，孔隙率最高可達(dá)95％。將支架浸入模擬體液中，7天后在支架表面生成一層羥基磷灰石。結(jié)果表明：PLA支架表面羥基磷灰石的生成提高了支架親水性能。

X.Gong等用NaCl顆粒作為成孔劑，通過瀝濾技術(shù)制備具有分級多孔結(jié)構(gòu)的PLA支架。首先將PLA溶液(氯仿或二氯甲烷作為溶劑)加入到鋪有分級NaCl顆粒(大小不同)的模具內(nèi)。其次使溶劑室溫蒸發(fā)48h，隨后在0.1mmHg、25℃條件下真空干燥24h除去殘留溶劑。最后將PLA/NaCl混合物在蒸餾水中浸泡48h除去NaCl顆粒，干燥得到分級多孔支架。結(jié)果表明：支架的孔隙率高達(dá)93％，同時具備較好的力學(xué)性能。

1999年，Y.S.Nam和T.G.Park以熱致相分離技術(shù)制備了聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、PLLA和PLA多孔泡沫支架。他們將聚合物溶解在不同比例的DO/水體系中，然后分別在液氮和-15℃下快速冷卻(淬火)，研究聚合物類型和濃度、溶劑/非溶劑的比例以及淬火溫度對支架孔結(jié)構(gòu)的影響。通過改變淬火溫度可調(diào)節(jié)粗化過程，得到了具有開放結(jié)構(gòu)的支架，支架中大孔的孔徑超過100μm。緩慢冷卻無定型聚合物PLA和PLGA，可以得到開放的大孔結(jié)構(gòu)，孔徑主要分布在20-170μm之間，孔隙率最高可達(dá)90.3％；而快速冷卻半結(jié)晶聚合物(PLLA)，得到閉合的微孔結(jié)構(gòu)，孔徑主要分布在3μm左右。他們通過淬火之前將聚合物溶液在濁點溫度以下凝膠化，得到平均孔徑在1-30μm、孔隙率最高可達(dá)92％的微孔泡沫。另外，添加表面活性劑(聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇)，可使孔徑增大至50μm。

2004年，S.Li等提出通過PLLA/DO四氫呋喃(THF)三元體系的相分離過程，制備PLLA多孔泡沫。將PLLA溶于一定量組成不同的DO/THF混合物(50/50，70/30，90/10，v/v)中，并在50℃恒溫1h，然后浸入-70℃的干冰/酒精混合物中淬火。將得到的凝膠依次浸入蒸餾水和酒精中，萃取出溶劑，然后在-10℃冷凍干燥，即可得到多孔支架。在三元體系中，DO作為良溶劑，而THF作為不良溶劑，DO和THF的比值決定了溶劑的溶解能力。所得支架的形態(tài)和結(jié)晶度取決于溶劑的溶解能力，當(dāng)DO的含量為70％時，支架的孔徑最小(在1-3μm范圍)且相對結(jié)晶度最低；當(dāng)DO的含量為50％或90％時，平均孔徑較大，(在3-10μm范圍)。

V.Mapuet等通過熱致相分離技術(shù)制備了用于骨組織工程的聚(α-羥基乙酸)/生物玻璃多孔泡沫。向PLA或PLGA(75∶25)的碳酸二甲酯溶液中加入一定量的生物玻璃粉末，將混合物澆鑄到培養(yǎng)皿中，在液氮中冷凍使其發(fā)生固-液相分離，然后真空干燥至恒重。將干燥后的多孔膜旋轉(zhuǎn)放入一個管中，用氯仿緩慢溶解其邊緣并將相對的兩邊粘在一起，即可得到管狀多孔泡沫。通過改變聚合物的濃度和澆鑄的聚合物溶液的體積，可以調(diào)節(jié)管的內(nèi)徑和管壁的厚度在1.5-3mm范圍。泡沫的孔呈放射狀分布，孔的連續(xù)性好，并且有兩種不同孔徑的孔，分別為平均孔徑在100μm左右的大孔和平均孔徑在10-50μm的微孔。添加生物玻璃可增加泡沫的生物活性，并且可以改變泡沫的降解速率。

H.D.Kim等利用熱致相分離技術(shù)制備了PLLA多孔支架，并研究了添加劑聚乙二醇(PEG)對支架性質(zhì)的影響。將PLLA溶于DO/水混合物中(87:13，w/w)，加入PEG或PEG-PLLA二元共聚物，經(jīng)過凝膠化、淬火、冷凍干燥等步驟得到PLLA支架。添加PEG-PLLA可以防止在較長的凝膠化過程中聚合物溶液發(fā)生離析和沉淀現(xiàn)象，得到的孔規(guī)整且高度相連，孔徑很容易控制在50-300μm。將添加了PEG-PLLA的PLLA支架用于培養(yǎng)MC3T3-E1細(xì)胞，四周后細(xì)胞成功增殖。

R.M.Day等利用熱致相分離技術(shù)制備管狀PLGA泡沫材料并將其用作組織工程支架材料。將PLGA75溶于碳酸二甲酯中形成一定濃度的溶液，通過熱致相分離、冷凍干燥等步驟，得到聚合物多孔膜。將膜卷成管狀，邊緣處用氯仿緩慢溶解并壓在一起，得到長20mm，內(nèi)徑約為3mm，管壁厚度約為1.5mm的管狀泡沫材料。泡沫內(nèi)的孔相互連續(xù)且呈放射狀分布，孔徑分布較寬(50-300μm)，孔隙率高達(dá)93％。將這種支架植入成年的公鼠體內(nèi)，表現(xiàn)出良好的生物相容性。

M.C.Tsai等利用熱致相分離技術(shù)制備具有彈性聚氨酯泡沫材料。首先將聚氨酯溶解在1,4-二惡烷制備5％(w/v)溶液，然后將聚氨酯聚合物溶液澆注到鋪有葡萄糖顆粒(100-300μm)的聚四氟乙烯模具，利用冷凍干燥機(jī)在-20℃冷凍干燥24h，得到的海綿狀聚氨酯泡沫支架。結(jié)果表明：該方法制備的支架具有較高的孔隙率。

M.H.Ho等以冷凍萃取和冷凍凝膠技術(shù)制備了PLGA、PLA多孔支架。首先將聚合物溶解在不同比例的DO/水體系中形成聚合物溶液，在-20℃預(yù)冷凍，其次分別用冷凍萃取和冷凍干燥的方式除去溶劑，制備了殼聚糖-海藻酸鈉支架。結(jié)果表明：得到的PLA支架孔徑為50-100μm，孔隙率在80％以上，而相對于冷凍干燥來說，冷凍萃取極大的縮短了有機(jī)溶劑除去的時間，提高了效率。

在我們前期的研究工作中，采用了注塑成型/粒子瀝濾技術(shù)在無有機(jī)溶劑使用的情況下制備了聚己內(nèi)酯(PCL)組織工程支架，此技術(shù)可以實現(xiàn)加工各種復(fù)雜形狀的三維組織工程支架的目的。但是，采用注塑成型/粒子瀝濾技術(shù)制備組織工程支架時，常常采取增加成孔劑NaCl顆粒含量的辦法來提高支架的孔隙率，當(dāng)成孔劑含量達(dá)到一臨界點時，成孔劑/高聚物共混物的流動性將迅速降低，從而增加充模壓力，使注塑過程非常困難。原因是NaCl的熔融溫度(Tm≈801°C)較高，在高聚物熔融加工溫度下其仍以固體顆粒狀態(tài)存在。因此此方法制備獲得的生物支架的孔隙率為70-80％。

為了進(jìn)一步提高注塑成型制備的支架的孔隙率，在我們的前期研究中分別聯(lián)合利用注塑成型、超臨界流體和粒子瀝濾等技術(shù)制備了PLA和PCL組織工程支架。超臨界流體的使用不僅有效的提高了支架的孔隙率，而且較大的降低了熔體粘度，從而提高了高聚物的可塑性。但是，此技術(shù)仍然存在缺點，在加工過程中超臨界流體氣體發(fā)泡所形成的泡孔多為閉孔結(jié)構(gòu)，泡孔之間相互獨立，因此，并不能非常有效的提高支架內(nèi)部泡孔的相互連通性。

從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及我們前期研究工作的一些發(fā)現(xiàn)可以看出，目前，雖然各種各樣的制造組織工程支架的技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。但是，至今仍沒有一種技術(shù)可以制造出完全符合細(xì)胞及組織需求的組織工程支架。對于溶液澆鑄/粒子瀝濾技術(shù)來說，可以制備獲得具有較高孔隙率的生物支架，但支架內(nèi)部泡孔相互連通性較差；熱致相分離技術(shù)可以形成多種多樣的微觀孔結(jié)構(gòu),且具有較高的孔隙率，但一般制備獲得的微孔孔徑較小，同時泡孔相互連通性常常受到限制，影響細(xì)胞的進(jìn)入和增殖；擠出成型技術(shù)不能加工復(fù)雜形狀的三維支架；而注塑成型/粒子瀝濾法雖然具有低加工成本性、生產(chǎn)工藝可重復(fù)性和產(chǎn)品制件形狀設(shè)計的靈活性等優(yōu)點，但在提高支架孔隙率的同時卻大大增加了加工難度，因此，同樣較難進(jìn)一步提高支架的孔隙率及連通性；注塑成型/超臨界流體技術(shù)可以有效的提高支架孔隙率及降低加工難度，但對于某些材料，如結(jié)晶性聚合物，這種方法產(chǎn)生的泡沫結(jié)構(gòu)大多是閉孔結(jié)構(gòu)，因此并沒有明顯的提高支架內(nèi)部泡孔的連通性。另外，目前制備的各種各樣結(jié)構(gòu)的合成高分子材料生物支架多數(shù)存在著親水性和生物相容性差的缺點。

針對現(xiàn)有技術(shù)和材料存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種生物支架材料。該方法制備的三維多孔支架具有較高孔隙率、較大孔徑和良好的相互連通性，有利于細(xì)胞的進(jìn)入、增殖及營養(yǎng)液和新陳代謝物的輸送和排出。該支架的孔徑可調(diào)且可形成具有多級孔結(jié)構(gòu)的泡孔形態(tài)。另外，采用天然殼聚糖對制備獲得的生物支架進(jìn)行表面涂層改性，較大的提高支架的親水性能，有利于細(xì)胞的種植和生長。本發(fā)明的另一個目的是提供一種所述的生物支架材料的制備方法，該制備方法具有低加工成本性、生產(chǎn)工藝可重復(fù)性和產(chǎn)品制件形狀設(shè)計的靈活性等優(yōu)點，使其成為一種理想的加工制造三維多孔生物支架的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)和材料存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種生物支架材料。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種高孔隙率高連通性生物支架制備方法，包括以下步驟：

步驟一)成孔劑預(yù)成型體的制備：將成孔劑放入金屬模具內(nèi)，采用熱壓機(jī)壓制出預(yù)成型體。

步驟二)高分子澆注溶液配制：將生物可降解高分子材料溶于有機(jī)溶劑，配制出高分子澆注溶液。

步驟三)真空輔助澆注：分別在預(yù)成型體的上下鋪設(shè)脫模布，再在上脫模布的上方鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)，將預(yù)成型體、脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)放入真空袋內(nèi)，密封真空袋；所述密封袋上有兩個橡膠軟管進(jìn)出口，一個橡膠軟管進(jìn)出口連接真空泵，另一個橡膠軟管進(jìn)出口連接高分子澆注溶液；由于真空袋內(nèi)外的壓力差，使高分子溶液流入真空袋，預(yù)成型體完全被浸潤后，將高分子溶液進(jìn)口封堵。

步驟四)冷凍萃?。簩沧⒑蟮念A(yù)成型體放入液氮浴10min,再浸入乙醇溶液繼續(xù)在低溫下存放5-6天，萃取有機(jī)溶劑。

步驟五)干燥和瀝濾：將冷凍萃取后的預(yù)成型體放入冷凍干燥機(jī)干燥5-6天除去乙醇溶液，然后將預(yù)成型體切碎放入循環(huán)流動的去離子水池中瀝濾除掉成孔劑，去離子水每6h更換一次，真空干燥后，得到高分子支架。

步驟六)支架表面涂層改性：將殼聚糖粉末溶于稀醋酸溶液振蕩，獲得殼聚糖溶液。將高分子支架放入殼聚糖溶液反復(fù)浸泡，使殼聚糖溶液完全浸入樣品內(nèi)部，最后取出樣品在真空干燥箱內(nèi)干燥，即獲得成品。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟一)中，成孔劑為NaCl。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述NaCl的粒徑為150-212um。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述金屬模具的尺寸為15cm×10cm×5cm。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述生物可降解分子材料為PLA，PCL或聚氨酯。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述稀醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟六)中，在殼聚糖溶液中反復(fù)浸泡的步驟為：將浸泡在殼聚糖溶液中的樣品放入真空干燥箱10min，壓力保持在0.8atm，隨后打開真空干燥箱取出樣品放置幾分鐘，再次放入真空干燥箱進(jìn)行抽真空，壓力保持在0.8atm；將以上步驟重復(fù)2-3次。

進(jìn)一步的改進(jìn)，將高分子支架在殼聚糖溶液中浸泡3次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點有：

(1)本方法綜合采用真空輔助傳遞模塑、熱致相分離、冷凍萃取和粒子瀝濾技術(shù)制備生物支架，與單一的制備方法相比，集中了多種方法的優(yōu)點。

(2)本方法制備的生物支架孔隙率在87％以上，孔徑可控，形成了3-D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使內(nèi)部泡孔具有良好的連通性，有利于細(xì)胞的進(jìn)入、增殖及營養(yǎng)液和新陳代謝物的輸送和排出。

(3)采用天然高分子材料殼聚糖進(jìn)行表面涂層改性，較大的提高生物支架的親水性和生物相容性。

(4)真空輔助傳遞模塑技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作過程簡單、低加工成本性、生產(chǎn)工藝可重復(fù)性和產(chǎn)品制件形狀設(shè)計的靈活性等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為實施例1的不同NaCl顆粒和PLA溶液濃度下PLA支架SEM圖；

圖2為實施例1的PLA支架骨架的SEM放大圖；

圖3為實施例1的PLA和殼聚糖-涂層PLA支架的親水角；

圖4為實施例2的不同NaCl顆粒和PCL溶液濃度下PCL支架SEM圖。

具體實施方式：

以下通過實施例詳細(xì)說明或描述本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制。

實施例1：

一種基于PLA生物支架的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)分別稱量3.2、3.6、4g PLA溶于20ml三氯甲烷中，震蕩6h，獲得16,18,20％(w/v)的PLA均勻溶液。

(2)采用標(biāo)準(zhǔn)篩把NaCl顆粒篩分為150-212，212-300，300-425μm級別。

(3)分別稱量40g上述步驟2經(jīng)過篩選的尺寸范圍內(nèi)的NaCl顆粒，置于15cm×10cm×5cm金屬模具內(nèi)，采用熱壓機(jī)在16kPa壓力下壓制10min，制備獲得結(jié)構(gòu)密實的成孔劑預(yù)成型體。

(4)首先將步驟3中制備的成孔劑預(yù)成型體放于平整的操作臺上，其次在預(yù)成型體的上下鋪設(shè)脫模布，并且將導(dǎo)流網(wǎng)放于上脫模布之上，最后采用真空袋把上述預(yù)成型體區(qū)域密封。在密封區(qū)域內(nèi)留有兩個橡膠軟管進(jìn)出口，一端連接真空泵，一端連接步驟1中制備獲得的不同濃度的PLA溶液。在PLA溶液澆注之前，打開真空泵抽氣10min,使真空袋密封區(qū)域內(nèi)空氣完全被抽出，形成真空狀態(tài)。打開連接PLA溶液的橡膠軟管，在壓力差的驅(qū)動下PLA溶液緩慢流入真空袋，浸潤成孔劑預(yù)成型體，當(dāng)PLA溶液完全浸潤預(yù)成型體后，繼續(xù)維持真空狀態(tài)30min后，用夾子將PLA溶液進(jìn)口的橡膠軟管封堵。

(5)將PLA/NaCl混合物放置于液氮浴冷凍10min,隨后加入大量的乙醇溶液繼續(xù)在-20℃低溫冰箱存放5-6天，萃取三氯甲烷溶劑。

(6)將步驟5獲得的PLA/NaCl復(fù)合物放入冷凍干燥機(jī)5-6天除去剩余的乙醇溶液，然后取出，將其切成1cm×1cm的樣品放入循環(huán)流動的去離子水池中瀝濾48h除掉成孔劑，去離子水每6h更換一次。最后將獲得的PLA支架真空干燥待用。

(7)分別稱取0.3、0.4、0.5g殼聚糖粉末放入20mL 1％稀醋酸溶液在40℃振蕩8h,獲得濃度為1.5,2,2.5％(w/v)均一的殼聚糖溶液。

(8)將步驟6中制備的PLA支架放入殼聚糖溶液，并且放入真空干燥箱10min，壓力保持在0.8atm，隨后打開真空干燥箱取出樣品并放置5min，再放入真空干燥箱維持壓力0.8atm，反復(fù)進(jìn)行3次，使殼聚糖溶液完全浸入樣品內(nèi)部，取出樣品在真空干燥箱內(nèi)干燥12h。上述操作反復(fù)進(jìn)行2或3次分別獲得涂層1,2，3次的殼聚糖-涂層PLA支架。

表1為實施例1中所得PLA支架的孔隙率，從表中可以看出所有樣品都具有較高的孔隙率(大于91％)。

表1PLA支架孔隙率

圖1為不同NaCl顆粒和PLA溶液濃度下制備獲得的PLA支架SEM圖[NaCl顆粒：150-212μm(a),212-300μm(b),300-425μm(c)；PLA溶液濃度：16％(d),18％(e),20％(f)]。從圖中可以看出，所有支架內(nèi)部形成了由PLA骨架連接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，泡孔尺寸在150-425μm，且泡孔之間是完全相互連通的。

圖2為PLA支架的骨架SEM放大圖，其中a為放大200倍圖，b為放大1000倍圖，從圖中可以看出，骨架內(nèi)形成了10μm左右的微孔結(jié)構(gòu)，這是由熱致相分離過程所形成的。因此，PLA支架同時具有多級微孔尺寸的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

圖3為PLA和殼聚糖-涂層PLA支架的親水角，從圖中可以看出，殼聚糖涂層1,2,3次后，支架親水角值分別降低為81.5±1.5°,76.5±2.5°和59±3°。結(jié)果表明：與PLA支架相比，殼聚糖-涂層PLA支架的親水性能得到了較大的提高。

實施例2：

一種基于PCL生物支架的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)分別稱量4.8、5.6、6.4g PCL溶于20ml三氯甲烷中，震蕩6h，獲得24,28,32％(w/v)的PCL均勻溶液。

(2)采用標(biāo)準(zhǔn)篩把NaCl顆粒篩分為150-300，300-450，450-600μm級別。

(3)分別稱量40g上述步驟2經(jīng)過篩選的尺寸范圍內(nèi)的NaCl顆粒，置于15cm×10cm×5cm金屬模具內(nèi)，采用熱壓機(jī)在16kPa壓力下壓制10min，制備獲得結(jié)構(gòu)密實的成孔劑預(yù)成型體。

(4)首先將步驟3中制備的成孔劑預(yù)成型體放于平整的操作臺上，其次在預(yù)成型體的上下鋪設(shè)脫模布，并且將導(dǎo)流網(wǎng)放于上脫模布之上，最后采用真空袋把上述預(yù)成型體區(qū)域密封。在密封區(qū)域內(nèi)留有兩個橡膠軟管進(jìn)出口，一端連接真空泵，一端連接步驟1中制備獲得的不同濃度的PCL溶液。在PCL溶液澆注之前，打開真空泵抽氣10min,使真空袋密封區(qū)域內(nèi)空氣完全被抽出，形成真空狀態(tài)。打開連接PCL溶液的橡膠軟管，在壓力差的驅(qū)動下PCL溶液緩慢流入真空袋，浸潤成孔劑預(yù)成型體，當(dāng)PCL溶液完全浸潤預(yù)成型體后，繼續(xù)維持真空狀態(tài)30min后，用夾子將PCL溶液進(jìn)口的橡膠軟管封堵。

(5)將PCL/NaCl混合物放置于液氮浴冷凍10min,隨后加入大量的乙醇溶液繼續(xù)在-20℃低溫冰箱存放5-6天，萃取三氯甲烷溶劑。

(6)將步驟5獲得的PCL/NaCl復(fù)合物放入冷凍干燥機(jī)5-6天除去剩余的乙醇溶液，然后取出，將其切成1cm×1cm的樣品放入循環(huán)流動的去離子水池中瀝濾48h除掉成孔劑，去離子水每6h更換一次。最后將獲得的PCL支架真空干燥待用。

(7)分別稱取0.3、0.4、0.5g殼聚糖粉末放入20mL 1％稀醋酸溶液在40℃振蕩8h,獲得濃度為1.5,2,2.5％(w/v)均一的殼聚糖溶液。

(8)將步驟6中制備的PCL支架放入殼聚糖溶液，并且放入真空干燥箱10min，壓力保持在0.8atm，隨后打開真空干燥箱取出樣品并放置5min，再放入真空干燥箱維持壓力0.8atm，反復(fù)進(jìn)行3次，使殼聚糖溶液完全浸入樣品內(nèi)部，取出樣品在真空干燥箱內(nèi)干燥12h。上述操作反復(fù)進(jìn)行2或3次分別獲得殼聚糖涂層1,2，3次的殼聚糖-涂層PLA支架。

表2為實施例2中所得PCL支架的孔隙率，從表中可以看出所有樣品都具有較高的孔隙率(大于87％)。

表2PCL支架孔隙率

圖4為不同NaCl顆粒和PCL溶液濃度下PCL支架SEM圖[NaCl顆粒：150-300μm(a),300-450μm(b),450-600μm(c)；PCL溶液濃度：24％(d),28％(e),32％(f)]。從圖中可以看出，所有支架中形成了由PCL骨架連接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且泡孔之間是完全相互連通的。