專利名稱：一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法
一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料科學(xué)工程領(lǐng)域，特別是涉及一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
組織工程學(xué)是運用工程科學(xué)與生命科學(xué)的基本原理，研究與開發(fā)生物替代物來恢復(fù)、維持和改進組織功能的一門新興學(xué)科。其基本思路是在體外分離、培養(yǎng)細胞，將一定量的細胞種植到具有一定形狀的三維生物材料骨架內(nèi)，并加以持續(xù)培養(yǎng)，最終形成具有一定結(jié)構(gòu)的組織和器官并回植體內(nèi)達到修復(fù)或重建的目的。聚羥基丁酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長條件下儲存于細胞內(nèi)的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。PI-IB具有很多優(yōu)良的生物和理化性能，如生物可降解性，生物相容性，壓電性，光學(xué)活性，無毒性，無刺激性，無免疫原性等特殊性質(zhì)。這些特性使其在生物醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用廣泛， 如用作藥物釋放載體組織工程支架材料。目前組織工程支架材料多是合成類聚酯，如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)等，由于它們是合成材料，缺乏細胞識別信號，且其降解產(chǎn)物呈酸性，產(chǎn)物的PH脈沖作用在一定程度上造成無菌炎癥；而PHB則不存在此類問題，PHB是微生物合成的高分子聚合物，具有天然生物材料所含的信息有利于細胞附著或保持分化功能， 且其最終降解產(chǎn)物為3.羥基丁酸，它在人體血液中是一種普通的代謝物，不會給人體帶來任何毒性作用。
PHB在組織工程支架材料的應(yīng)用方面有許多，目前研究較多的是在軟骨、骨、皮膚、 心臟瓣膜、血管、神經(jīng)等組織工程方面。但是純PHB材料的親水性較差，不利于細胞在材料表面的粘附和生長。聚乙二醇是被美國FDA批準可內(nèi)服的無毒的聚合物，具有優(yōu)良的血液相容性，極好的親水性，無免疫原性等優(yōu)點而在藥學(xué)和生物醫(yī)用材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如果用PEG來修飾PHB材料，可以很好地改善材料的親/疏水性，并能提高材料表面的血液相容性。
另外，做為組織工程支架材料，其孔徑大小及分布對細胞的粘附與生長都有影響， 如果能控制材料孔徑大小及分布，則可使材料適應(yīng)不同細胞的培養(yǎng)要求。采用單一的冷凍干燥法制得的支架材料，孔徑較大且分布不均，而本發(fā)明采用冷凍干燥法合模板法則可人為控制和調(diào)節(jié)孔洞的大小及分布，使所得支架材料能適用于多種細胞的培養(yǎng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)問題，提供一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的采用聚乙二醇和聚羥基丁酸酯為基材，其重量百分比為1 7: 10。制備方法如下1.將一定量的分子量為4000— 20000的聚乙二醇和分子量為200000 600000 的聚羥基丁酸酯以1 7 :10的重量百分比溶于有機溶劑中。一溶劑可選擇氯仿、二氧六環(huán)、四氫趺喃等有機溶劑一配制成3—15%重量百分比的溶液；2.模板的制備取一定量的模板物質(zhì)一本實驗采用的模板有SPAN類、TWEEN類、 AOT等一加熱溶于去離子水中，形成穩(wěn)定的乳液3.將模板乳液與聚羥基丁酸酯/聚乙二醇溶液混合，高速(500 1000轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌2、小時，待溶液混合均勻穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)移至化學(xué)性能穩(wěn)定，且耐低溫的平底容器中形成1 IOmm高度的液面；4.將溶液置入-10°C_80°C的冰箱中預(yù)凍8 M小時；將冷凍干燥機干燥室溫度降到-40°C -60°C溫度，將培養(yǎng)皿移入干燥室；溫度平衡后密閉干燥室，并開啟抽氣泵，維持干燥室氣壓小于5000帕斯卡M 72小時，然后升至常壓后加熱至40°C熱烘1 3小時， 再將得到的多孔材料置于40°C真空干燥箱內(nèi)干燥72小時。
由模板法和冷凍干燥法相結(jié)合制備的PHB多孔支架材料，其支架的孔隙率由初始溶液的濃度決定，初始濃度越大，孔隙率越低(見圖1)；預(yù)凍溫度影響平均孔徑和孔徑分布，預(yù)凍溫度越低、孔徑越小、預(yù)凍溫度越高，孔徑越大(如圖2 )。
本發(fā)明的聚羥基丁酸酯/聚乙二醇多孔支架材料價格低廉、生物相容性好、親/ 疏水平衡性可調(diào)、孔徑大小及分布可控、能適應(yīng)不同類型細胞的需要，同時保證了多孔材料的力學(xué)強度和生物質(zhì)，如細胞的親和性。該支架材料非常適于軟骨組織細胞附生長。


圖1、不同預(yù)凍溫度下聚羥基丁酸酯/聚乙二醇多孔支架材料孔徑的微觀電鏡圖。
圖2、不同初始濃度對聚羥基丁酸酯/聚乙二醇多孔支架材料孔隙率(%)的影響曲線圖。
具體實施方式
1.取分子量為4 X 105的聚羥基丁酸酯4g和分子量為6000的聚乙二醇0. 4g，2.放入80ml氯仿中，40 OC下攪拌2小時，達到完全溶解后將溶液轉(zhuǎn)移至于WOml 容量瓶，添加氯仿溶液，得到WOml聚羥基丁酸酯/聚乙二醇氯仿溶液(A)取SPAN60 0. 12g溶于70°C 60ml去離子水中，得到穩(wěn)定的模板乳液(B)；取溶液(A) 20ml和(B)O. 5ml 混合在一起，在700轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌3小時，待溶液混合均勻穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)移至60mm玻璃培養(yǎng)皿中，置入-80°C低溫冰箱中預(yù)凍M小時；控制冷凍干燥機干燥室溫度至-50°C，將含預(yù)凍體的培養(yǎng)皿移入干燥室；溫度平衡后密閉干燥室并開啟抽氣泵，維持干燥室氣壓小于50 u atm，保持48小時；然后升至常壓后加熱至40°C熱烘2小時，再將得到的多孔材料置于40 OC真空干燥箱內(nèi)干燥72小時。
3.取分子量為2X105的聚羥基丁酸酯Ilg和分子量為4000的聚乙二醇7. 7g， 放入80ml氯仿中，40°C下攪拌2小時，達到完全溶解后將溶液轉(zhuǎn)移至于WOml容量瓶，添加氯仿溶液，得到WOml聚羥基丁酸酯/聚乙二醇氯仿溶液㈧；取TWEEN60 0. 12g溶于 700C 60ml去離子水中，得到穩(wěn)定的模板乳液⑶；取溶液(A) 20ml和(B)O. 5ml混合在一起，在700轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌3小時，待溶液混合均勻穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)移至60mm玻璃培養(yǎng)皿中，置入_80°C低溫冰箱中預(yù)凍M小時；控制冷凍干燥機干燥室溫度至_50°C，將含預(yù)凍體的培養(yǎng)皿移入干燥室；溫度平衡后密閉干燥室并開啟抽氣泵，維持干燥室氣壓小于50 uatm，保持48小時；然后升至常壓后加熱至40°C熱烘2小時，再將得到的多孔材料置于40°C真空干燥箱內(nèi)干燥72小時。
4.取分子量為6 X 105的聚羥基丁酸酯8g和分子量為20000的聚乙二醇2g，放入 80ml氯仿中，40 OC下攪拌2小時，達到完全溶解后將溶液轉(zhuǎn)移至于WOml容量瓶，添加氯仿溶液，得到IOOml聚羥基丁酸酯/聚乙二醇氯仿溶液㈧；取AOT 0. 12g溶于70°C 60ml 去離子水中，得到穩(wěn)定的模板乳液⑶；取溶液(A) 20ml和(B)O. 5ml混合在一起，在700 轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌3小時，待溶液混合均勻穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)移至60mm玻璃培養(yǎng)皿中，置入-80°C低溫冰箱中預(yù)凍M小時；控制冷凍干燥機干燥室溫度至_50°C，將含預(yù)凍體的培養(yǎng)皿移入干燥室；溫度平衡后密閉干燥室并開啟抽氣泵，維持干燥室氣壓小于50 uatm，保持48小時； 然后升至常壓后加熱至40 OC熱烘2小時，再將得到的多孔材料置于40°C真空干燥箱內(nèi)干燥72小時。
權(quán)利要求
1. 一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法，其特征為，它由分子量為4000 20000的聚乙二醇和分子量為200000 600000的聚羥基丁酸酯以1 7: 10的重量比構(gòu)成，(1)、它包括下列步驟a.取1一7份分子量為4000—20000的聚乙二醇和10份分子量為200000 600000的聚羥基丁酸酯混合均勻，溶于適量有機溶劑中，配制成重量百分比為3 15%的溶液；b.取一定量的模板材料加熱溶于去離子水中，形成穩(wěn)定的乳液；c.將模板乳液與聚羥基丁酸酯/聚乙二醇溶液混合，以500—1000轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌2 4小時，待溶液混合均勻穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)移至與溶液不反應(yīng)且耐低溫平底容器中形成1 IOmm高度的液面；d.置入-10°C— -80°C的低溫冰箱中預(yù)凍8 M小時；將冷凍干燥機干燥室溫度降到-40°C—-60。C，將培養(yǎng)皿移入干燥室溫度平衡后密閉干燥室，并開啟抽氣泵，維持干燥室氣壓小于5000帕斯卡M 72小時，然后升至常壓后加熱至35°C 45°C熱烘1 3小時，再將得到的多孔材料置于35°C 45°C真空干燥箱內(nèi)干燥72小時；O)、所述的有機溶劑是氯仿、二氧六環(huán)、四氫趺喃； (3)、所述的模板材料為SPAN類、TWEEN類、AOT類。
全文摘要
一種生物醫(yī)學(xué)用多孔支架材料及其制備方法。本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料科學(xué)工程領(lǐng)域。本發(fā)明旨在改進PHB的親水性，增強其孔徑大小及分布的可控性。采用聚羥基丁酸酯和聚乙二醇為基材，由模板法和冷凍干燥法相結(jié)合制備；其支架的孔隙率由初始溶液的濃度決定，預(yù)凍溫度也影響平均孔徑和孔徑分布。本發(fā)明的聚羥基丁酸酯／聚乙二醇多孔支架材料生物相容性好、親／疏水平衡性可調(diào)、孔徑大小及分布可控、能適應(yīng)不同類型細胞的需要，同時保證了多孔材料的力學(xué)強度和生物質(zhì)(細胞)親和性。該支架材料非常適于軟骨組織細胞附著生長。
文檔編號A61L27/56GK102475908SQ20101055343
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者王爽 申請人:大連創(chuàng)達技術(shù)交易市場有限公司