专利名称：块状组织工学用支持体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及包括生物吸收性聚合物材料的块状(block-shaped)组织工学用支持体及其制造方法。生物吸收性聚合物材料具有用作生物组织代用品的多孔结构、优异的形状稳定性和即使当其浸渍在水中时体积变化小。
背景技术：
为了使由手术、外伤等引起丧失的生物组织再生，通常进行医疗，包括由体细胞、干细胞等重构丧失的生物组织并将其移植给患者。在医疗中，在接种的细胞重构生物组织(基质)之前，支持体对于生物组织的再生变得重要。
例如在皮肤等再生区中，已知治疗包括产生具有多孔结构的胶原蛋白材料，将表皮角质化细胞接种到胶原蛋白材料从而得到人工培养的具有表皮和真皮的人造皮肤。胶原蛋白具有优异的生物适合性，并在组织再生之后分解并被吸收，因此胶原蛋白是优异的支持体。然而，对于用胶原蛋白制作的支持体，因为只产生非常柔软的支持体，存在支持体不能保持必要形状的问题。此外，生物由来的材料当用作人体用医疗用具时具有与未知病原体有关的安全性问题，这些未知病原体的代表为BSE(牛海绵状脑病)。
另一方面，使用孔径为约5到100μm的海绵状组织工学用支持体，其中支持体通过用有机溶剂如二氧杂环己烷、二氯甲烷等将生物吸收性聚合物材料(其还称为生物降解性聚合物)溶解并将该溶液冷冻干燥的步骤制造，其中生物吸收性聚合物材料包括乳酸、羟基乙酸、己内酯等(参考日本专利申请公开10-234844(1998))。此外，使用具有多孔结构的生物吸收性聚合物材料作为细胞用支持体，其中该材料具有约50到500μm的圆形开放大孔和最大为20μm的圆形开放小孔。当制造这种海绵状组织工学用支持体时，通过将其中粒径为约50到500μm的水溶性、无毒性的粒子状材料(如氯化钠粉末)加入溶液中，除去溶剂从而得到包含粒子状材料的生物降解性聚合物，用水等除去粒子状材料的步骤得到生物吸收性聚合物材料(例如参见PCT国际申请2002-541925的日语译本)。然而，包括具有多孔结构的生物降解性聚合物的这种支持体存在问题，由于这种支持体为海绵状块，其弹性系数低，使得其在很多情况下不能保持必要形状。另外，当缩小孔径以增加弹性系数时，其作为用于生物组织有效再生的支持体的功能降低。
增加生物降解性聚合物的弹性系数有另一个方法，该方法包括可加压和加热海绵状组织工学用支持体以增加其密度。然而，由这种方法产生的支持体被水分膨胀，如当其浸入细胞培养物中时被培养液膨胀或当其埋入生物体中时被体液等膨胀的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供块状组织工学用支持体及其制造方法，其中支持体包括具有多孔结构和高弹性系数的生物吸收性聚合物材料，其中该材料在接种用于再生生物组织重构生物组织的细胞之前作为支持体。因为这种支持体与常规的海绵状组织工学用支持体相比具有高弹性系数，其具有优异的形状稳定性和即使在吸收水份时体积变化小，因此其是优异的支持体。
为了解决上述问题进行了认真的研究，结果，发现常规的海绵状组织工学用支持体被如培养液、体液等水份膨胀的原因如下。因为为了增加支持体的弹性系数同时形成一体结构而加压和加热隔壁，压缩应力容易储存在产生的支持体中。当隔壁被体液等水份润湿时，应力被释放出来使支持体膨胀。然后，已经发现，为了完成本发明，当常规的海绵状生物吸收性聚合物材料内形成的孔的隔壁一旦被破坏并通过加压和加热再形成隔壁时，则可以得到优异的块状组织工学用支持体。与按照原样加压和加热海绵状生物吸收性聚合物材料的情况相比，这种支持体具有优异的形状稳定性和即使当吸收水份时体积变化小。
也就是说，本发明为块状组织工学用支持体，其包括生物吸收性聚合物材料，该材料具有不规则(ununiform)和连续的孔，这些孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％。在该支持体中，弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％。作为生物吸收性聚合物，优选以下聚合物中的至少一种聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物、聚-ε-己内酯、乳酸和ε-己内酯的共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、及其共聚物。
此外，制造块状组织工学用支持体的方法包括将粒径为100到2000μm的粒子状材料与其中生物吸收性聚合物用有机溶剂溶解的溶液近似均一地混合，其中粒子状材料不溶于所述有机溶剂中但溶于其中生物吸收性聚合物不溶的液体，冷冻后干燥以除去有机溶剂。由此得到包含粒子状材料的聚合物材料，其中聚合物材料具有孔径为5到50μm的小孔结构。将聚合物材料粉碎，通过用其中生物吸收性聚合物不溶的液体溶解除去粒子状材料后过筛，由此得到粒径为100到3000μm的生物吸收性颗粒状多孔性材料，然后将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于模具中后加压加热，从而得到块状组织工学用支持体，该支持体具有不规则和连续的孔，所述不规则和连续的孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％。在这种支持体中，弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％。
在制造块状组织工学用支持体的方法中还有以下发现对于生物吸收性聚合物材料，优选其选自以下聚合物中的至少一种聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物、聚-ε-己内酯、乳酸和ε-己内酯的共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、及其共聚物。对于有机溶剂，优选氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、丙酮、二氧杂环己烷、和四氢呋喃中的至少一种。对于将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于模具中后并加压和加热的条件，优选保持500到3000g/cm2加压状态的体积在60到200℃加热生物吸收性颗粒状多孔性材料。
通过本发明方法制造的块状组织工学用支持体为包括具有多孔结构的生物吸收性聚合物材料的组织工学用支持体，其在接种的细胞重构生物组织之前为支持体，其中接种的细胞用于再生生物组织。与常规的海绵状组织工学用支持体相比，块状组织工学用支持体具有优异的形状稳定性和即使在吸收水份时体积变化小。
图1为实施例1中用于制造块状组织工学用支持体的生物吸收性颗粒状多孔性材料的扫描电子显微照片。
图2为实施例1中制造的块状组织工学用支持体的扫描电子显微照片。
图3为实施例4中用于制造块状组织工学用支持体的生物吸收性颗粒状多孔性材料的扫描电子显微照片。
图4为实施例4中制造的块状组织工学用支持体的扫描电子显微照片。
具体实施例方式
当本发明使用的生物降解性聚合物对于生物体为安全的、可以在一定期间内在体内保持形状、和不能被可溶解粒子状材料的溶液溶解时，如下所述，可使用该聚合物而没有特别的限制。例如，可使用选自以下的至少一种聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物、聚-ε-己内酯、乳酸和ε-己内酯的共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、及其共聚物。在这些材料中，最优选聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物，因为这些被美国食品和药物管理局(FDA)承认是对人体无害的聚合物并且具有实际结果。优选生物吸收性聚合物的重均分子量为5,000到2,000,000，更优选为10,000到500,000。
在本发明的制造块状组织工学用支持体的方法中，在制造过程中用有机溶剂溶解生物降解性聚合物。虽然根据待用的生物降解性聚合物材料适当地选择所用有机溶剂，但通常优选使用选自以下的至少一种有机溶剂氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、丙酮、二氧杂环己烷、和四氢呋喃。在溶解过程中，可一起使用热处理或超声波处理。虽然对于生物降解性聚合物的浓度没有限制，特别是如果这种聚合物可均一地溶于有机溶剂中时，但优选其在有机溶剂中的浓度为1到20重量％。
在本发明的制造块状组织工学用支持体的方法中，在制造过程中将粒径为100到2000μm的粒子状材料与溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂近似均一地混合。这种粒子状材料不溶于所述有机溶剂中但溶于生物降解性聚合物不溶的液体中。粒子状材料在聚合物材料中可作为固体存在，直到聚合物材料被粉碎为颗粒材料。通过以下步骤制造聚合物材料将粒子状材料与溶解了生物降解性聚合物的溶液近似均一地混合，冷冻，干燥除去有机溶剂。由此，聚合物材料包含粒子状材料并且具有孔径为5到50μm的小孔结构。此外，在粉碎之后，粒子状材料可被生物降解性聚合物不溶的液体迅速溶解并除去。因为粒子状材料以固体(粒子状)存在于生物降解性聚合物中，生物降解性聚合物变硬，使得粉碎变得容易，由此，可以容易地得到具有任意粒径的颗粒。
对于将粒子状材料与溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂近似均一地混合的方法，可使用以下方法，即，包括将粒子状材料置于有机溶剂中，并且如果必要，进行搅拌和混合，置于模具中的方法；包括将溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂置于其中已经放入粒子状材料的模具中的方法；或包括将粒子状材料置于其中已经放入溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂的模具中的方法。
在本发明的制造块状组织工学用支持体的方法中，粒子状材料的粒径为100到2000μm是必要的，其中将粒子状材料与溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂近似均一地混合，如果粒子状材料为结晶材料，则可使用结晶材料的聚集的颗粒状结晶粒子。如果粒子状材料的粒径小于100μm，产生的块状组织工学用支持体的密度变得过高，因为颗粒之间的空隙小，其中通过将包含粒子状材料的聚合物粉碎为颗粒状而产生颗粒，用生物降解性聚合物不溶的液体溶解并除去粒子状材料，由此，不能在块状组织工学用支持体中培养必要数量的细胞。如果粒径超过2000μm，因为颗粒之间的空隙大，这种大的空隙通过加压和加热受到破坏，其中将包含粒子状材料的聚合物粉碎为颗粒状而产生颗粒，用生物降解性聚合物不溶的液体溶解并除去粒子状材料，由此，产生的块状组织工学用支持体的密度变得过高，不能在块状组织工学用支持体中培养必要数量的细胞。优选地，粒径为200到1000μm。
此外，优选粒子状材料与溶解了生物降解性聚合物的有机溶剂的配合量为1.0到1.5g/cm3。如果配合量小于1.0g/cm3，很难获得作为中间产物的生物降解性聚合物的硬质效果。如果该配合量大于1.5g/cm3，则聚合物材料中聚合物的比例降低，使得产品收率可能降低。更优选地，配合量为1.0到1.25g/cm3。
在本发明的制造块状组织工学用支持体的方法中，有可能通过将聚合物材料粉碎、用生物降解性聚合物不溶的液体溶解以除去粒子状材料、和使其过筛而得到具有任意粒径的生物吸收性颗粒状多孔性材料。由此，产生粒径为100到3000μm的生物吸收性颗粒状多孔性材料。生物吸收性颗粒状多孔性材料的粒径为100到3000μm的理由如下如果粒径小于100μm，不规则和连续的孔没有占据横截面积的至少20％，使得所述粒径不优选。此外，如果粒径大于3000μm，则不规则和连续的孔的数量太小而不能占据横截面积的最多80％，使得所述粒径不优选。此时，虽然除去粒子状材料的方法随材料而变化，如果如上所述使用水溶性的有机盐和/或无机盐，可用水容易地和安全地除去所述材料，其中所述盐为例如氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铵、柠檬酸三钠等。
在本发明的制造块状组织工学用支持体的方法中，当将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于所需模具中后加压和加热时，产生具有特定形状的块状组织工学用支持体，其中支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％。在这种支持体中，弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％。块状组织工学用支持体必需具有孔径为5到50μm的小孔结构的理由如下如果孔径小于5μm，很难顺利地使体液等流过隔壁，使得该孔径不是优选的。如果孔径大于50μm，隔壁的强度降低，使得不能获得所需的弹性系数。此外，不规则和连续的孔必需占据立体网络结构中横截面积的20到80％的理由如下如果孔占据少于20％，则不规则和连续的孔的数量太少，块状组织工学用支持体中细胞的数目减少，产生不能胜任的支持体，使得其不优选。如果孔占据超过80％，则不规则和连续的孔变大，细胞不能储存在支持体中，降低了作为支持体的功能，使得其不优选。此外，弹性系数必需为0.1到2.5MPa的理由如下如果弹性系数小于0.1MPa，则当通过小钳子等夹住并将其转移到患者的患处时支持体变形，或在生物体中变形，使得该弹性系数不优选。如果弹性系数大于2.5MPa很难根据患者的缺失进行支持体变形的操作，使得该弹性系数不优选。此外，支持体在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％的理由在于在细胞培养时支持体不被培养液膨胀和收缩；或在将其置于患者的患处时，支持体不被体液或血液膨胀和收缩。这种特征作为特异特征，不能仅通过加压和加热常规的海绵状块体得到。
优选加压条件为500到3000g/cm2，虽然其随生物吸收性颗粒状多孔性材料的材质、形状或尺寸而改变。如果其小于500g/cm2，则块状组织工学用支持体的形状稳定性可能不足。如果其超过3000g/cm2，几乎很难保留细胞可以在其中增殖的孔。更优选地，加压条件为1000到2000g/cm2。此外，如果加压条件超出这一范围，则在与水接触时的体积变化大。
优选加热条件也随生物吸收性颗粒状多孔性材料的材质、形状或尺寸而改变，但如果保持上述加压条件的体积进行加热时，则其可为60到200℃。如果其小于60℃，则生物降解性颗粒状多孔性聚合物的结合变弱，由此难以形成块状，或者形状稳定性变得不足，因为块状组织工学用支持体的弹性系数显著降低。另一方面，如果加热超过200℃，则生物降解性颗粒状多孔性聚合物可能变性。
实施例<实施例1>
通过以下步骤得到近似均一地包含氯化钠粉末的聚合物材料将乳酸和羟基乙酸的共聚物(乳酸∶羟基乙酸＝75∶25，重量平均分子量为约250,000)置于二氧杂环己烷中，浓度为12重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将氯化钠粉末(粒径300到700μm)与溶解了乳酸和羟基乙酸的共聚物的二氧杂环己烷溶液近似均一地混合，使氯化钠的浓度为约1.18g/cm3，将其置于模具中，通过冷冻机(Sanyo Electric Corporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻。并通过真空干燥器(YamatoScientific Corporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氧杂环己烷。然后通过以下步骤得到生物吸收性颗粒状多孔性材料将聚合物材料切削为小片、用行星式球磨机粉碎小片50分钟、将粉碎的聚合物材料置于烧瓶中、向烧瓶中加入蒸馏水、搅拌以除去氯化钠、将其转移到陪替氏培养皿、在真空干燥器中干燥48小时、和过筛。这种生物吸收性颗粒状多孔性材料的粒径为300到700μm，平均孔径为约5μm。图1中所示为该生物吸收性颗粒状多孔性材料的扫描电子显微镜照片。然后通过以下步骤得到块状组织工学用支持体将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于内径为9mm、高度为10mm的玻璃模具中，使得材料的高度为约8mm，保持由直径为9mm的玻璃棒在1500g/cm2压缩状态的体积在80℃加热30分钟。块状组织工学用支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据在隔壁处具有5到50μm孔径的小孔结构的立体网络结构中横截面积的约60％。块状支持体具有直径为9mm、高度为约4mm的圆柱形状。图2所示为这种块状组织工学用支持体的扫描电子显微镜照片。
<实施例2>
通过以下步骤得到近似均一地包含氯化钠粉末的聚合物材料将聚羟基乙酸(重量平均分子量为约200,000)置于二氯甲烷中，浓度为9重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将溶解了聚羟基乙酸的二氯甲烷溶液置于其中已经加入氯化钠粉末(粒径为300到700μm)的模具中，使氯化钠的浓度为约1.18g/cm3，将其用冷冻机(Sanyo ElectricCorporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻，并通过真空干燥器(Yamato Scientific Corporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氯甲烷。然后通过以下步骤得到生物吸收性颗粒状多孔性材料将聚合物材料切削为小片、用行星式球磨机粉碎小片20分钟、将粉碎的聚合物材料置于烧瓶中、向烧瓶加入蒸馏水、搅拌以除去氯化钠、将其转移到陪替氏培养皿、在真空干燥器中干燥48小时、和过筛。这种生物吸收性颗粒状多孔性材料的粒径为700到1400μm，平均孔径为约5μm。然后通过以下步骤得到块状组织工学用支持体将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于内径为9mm、高度为10mm的玻璃模具中，使得材料的高度为约7mm，保持由直径为9mm的玻璃棒在1500g/cm2压缩状态的体积在160℃加热30分钟。块状组织工学用支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据在隔壁处具有5到50μm孔径的小孔结构的立体网络结构中横截面积的约60％。块状支持体具有直径为9mm、高度为约4mm的圆柱形状。
<实施例3>
通过以下步骤得到近似均一地包含氯化钾粉末的聚合物材料将乳酸和羟基乙酸的共聚物(乳酸∶羟基乙酸＝75∶25，重量平均分子量为约250,000)置于二氧杂环己烷中，浓度为12重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将溶解了乳酸和羟基乙酸的共聚物的二氧杂环己烷溶液置于其中已经加入氯化钾粉末(粒径约400μm)的模具中，使氯化钾的浓度为约1.08g/cm3，将其用冷冻机(Sanyo Electric Corporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻，并通过真空干燥器(Yamato ScientificCorporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氧杂环己烷。然后通过以下步骤得到生物吸收性颗粒状多孔性材料将聚合物材料切削为小片、用行星式球磨机粉碎小片50分钟、将粉碎的聚合物材料置于烧瓶中、向烧瓶加入蒸馏水、搅拌以除去氯化钾、将其转移到陪替氏培养皿、在真空干燥器中干燥48小时、和过筛。这种生物吸收性颗粒状多孔性材料的粒径为300到700μm，平均孔径为约5μm。然后通过以下步骤得到块状组织工学用支持体将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于内径为9mm、高度为10mm的玻璃模具中，使得材料的高度为约8mm，保持由直径为9mm的玻璃棒在1500g/cm2压缩状态的体积在80℃加热30分钟。块状组织工学用支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据在隔壁处具有5到50μm孔径的小孔结构的立体网络结构中横截面积的约60％。块状支持体具有直径为9mm、高度为约4mm的圆柱形状。
<实施例4>
通过以下步骤得到近似均一地包含柠檬酸三钠粉末的聚合物材料将聚-(L)-乳酸(重量平均分子量为约250,000)置于二氯甲烷中，浓度为6重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将柠檬酸三钠粉末(粒径200到500μm)与溶解了聚-(L)-乳酸的二氯甲烷溶液混合，使柠檬酸三钠的浓度为约1.02g/cm3，置于模具中，将其用冷冻机(Sanyo ElectricCorporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻，并通过真空干燥器(Yamato Scientific Corporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氯甲烷。然后通过以下步骤得到生物吸收性颗粒状多孔性材料将聚合物材料切削为小片、用行星式球磨机粉碎小片20分钟、将粉碎的聚合物材料置于烧瓶中、向烧瓶加入蒸馏水、搅拌以除去柠檬酸三钠、将其转移到陪替氏培养皿、在真空干燥器中干燥48小时、和过筛。这种生物吸收性颗粒状多孔性材料的粒径为700到1400μm，平均孔径为约5μm。图3中所示为这种生物吸收性颗粒状多孔性材料的扫描电子显微镜照片。然后通过以下步骤得到块状组织工学用支持体将生物吸收性颗粒状多孔性材料置于内径为9mm、高度为10mm的玻璃模具中，使得材料的高度为约7mm，保持由直径为9mm的玻璃棒在1500g/cm2压缩状态的体积在180℃加热30分钟。块状组织工学用支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据在隔壁处具有5到50μm孔径的小孔结构的立体网络结构中横截面积的约60％。块状支持体具有直径为9mm、高度为约4mm的圆柱形状。图4中所示为这种块状组织工学用支持体的扫描电子显微镜照片。
<比较例1>
通过以下步骤得到近似均一地包含氯化钠粉末的聚合物材料将乳酸和羟基乙酸的共聚物(乳酸∶羟基乙酸＝75∶25，重量平均分子量为约250,000)置于二氧杂环己烷中，浓度为4重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将氯化钠粉末(粒径为300μm到700μm)和溶解了乳酸和羟基乙酸的共聚物的二氧杂环己烷溶液近似均一地混合，使氯化钠的浓度为约1.18g/cm3，置于内径为9mm、高度为10mm的玻璃模具中，使得溶液的高度为约5mm，将其用冷冻机(Sanyo Electric Corporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻，并通过真空干燥器(YamatoScientific Corporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氧杂环己烷。然后通过向聚合物材料加入蒸馏水以除去氯化钠、并通过真空干燥器干燥48小时得到生物吸收性多孔性材料。这种生物吸收性多孔性材料的平均孔径为300到700μm，在壁面处具有平均孔径为约5μm的小孔结构。该生物吸收性多孔性材料为直径为9mm、高度为约4mm的海绵型圆柱形状。
<比较例2>
通过以下步骤得到近似均一地包含氯化钠粉末的聚合物材料将乳酸和羟基乙酸的共聚物(乳酸∶羟基乙酸＝75∶25，重量平均分子量为约250,000)置于二氧杂环己烷中，浓度为4重量％，通过搅拌器搅拌使其溶解，将氯化钠粉末(粒径为300μm到700μm)和溶解了乳酸和羟基乙酸的共聚物的二氧杂环己烷溶液近似均一地混合，使氯化钠的浓度为约1.18g/cm3，置于内径为9mm、高度为30mm的玻璃模具中，使得溶液的高度为约25mm，将其用冷冻机(Sanyo Electric Corporation生产的MDF-0281AT)在-30℃下冷冻，并通过真空干燥器(YamatoScientific Corporation生产的DP43)在减压气氛下干燥48小时，从而除去二氧杂环己烷。然后通过向聚合物材料加入蒸馏水以除去氯化钠、并通过真空干燥器干燥48小时得到生物吸收性多孔性材料。这种生物吸收性多孔性材料的平均孔径为300到700μm，在壁面处具有平均孔径为约5μm的小孔结构，并且其为直径为9mm、高度为约20mm的海绵型圆柱形状。然后通过以下步骤得到块状组织工学用支持体保持由直径为9mm的玻璃棒在100g/cm2压缩状态的体积在80℃加热置于玻璃模具中的生物吸收性多孔性材料30分钟。块状组织工学用支持体在隔壁处具有孔径为5μm的小孔结构，并且为直径为9mm、高度为约4mm的圆柱形状。
对各个实施例和比较例的圆柱形状的块状组织工学用支持体进行以下试验。
<弹性系数>
从玻璃模具中取出各个实施例和比较例的圆柱形状的块状组织工学用支持体，并在各个圆柱的轴向施加压缩负载。然后，从各个支持体的应力和应变得到弹性系数。这些结果统一在表1中表示。
<由于水浸渍的体积变化率>
将各个实施例和比较例的圆柱形状的块状组织工学用支持体置于内径10mm、高度20mm的玻璃模具中并加入足以完全浸渍块状支持体的水量。从水加入之前和之后24小时的块状支持体的体积变化求得由于水浸渍的体积变化率。这些结果统一在表1中表示。
从实施例显然可知以下结论，本发明的块状组织工学用支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％。由于具有0.1到2.5MPa的弹性系数，这种块状支持体具有优异的形状稳定性，由于其体积变化率为95到105％，其不被水份如培养液、体液等膨胀。另一方面，对于比较例1的组织工学用支持体，通过用不溶解生物吸收性聚合物的液体溶解除去粒子状材料，没有粉碎由本发明的块状组织工学用支持体制造过程产生的聚合物材料。因此，隔壁具有同时形成一体结构的海绵状结构，使得支持体具有显著低的弹性系数和不充分的形状稳定性。支持体容易与水份如培养液、体液等接触。此外，通过加压和加热比较例1的支持体得到比较例2的组织工学用支持体，其中通过用不溶解生物吸收性聚合物的液体溶解除去粒子状材料，没有粉碎由本发明的块状组织工学用支持体制造过程产生的聚合物材料。在这种支持体中，隔壁具有弹性系数显著低并同时形成一体结构的海绵状结构。因此，通过轻微压缩支持体即发生显著变形，使得其密度变高，虽然弹性系数在所需范围内，但由加压和加热存储的应力使得当所述支持体浸渍在水份如培养液、体液等中时释放而膨胀。因此，这种支持体不能用作块状组织工学用支持体。
权利要求
1.块状组织工学用支持体，包括生物吸收性聚合物材料，其中所述支持体具有不规则和连续的孔，所述不规则和连续的孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％，弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105。
2.权利要求1的块状组织工学用支持体，其中生物吸收性聚合物材料为选自以下的至少一种聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物、聚-ε-己内酯、乳酸和ε-己内酯的共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、及其共聚物。
3.制造块状组织工学用支持体的方法，该方法包括将粒径为100到2000μm的粒子状材料与其中生物吸收性聚合物用有机溶剂溶解的溶液近似均一地混合，其中粒子状材料不溶于所述有机溶剂中但溶于其中生物吸收性聚合物不溶的液体，冷冻混合物后干燥以除去所述有机溶剂，从而得到包含粒子状材料并具有孔径为5到50μm的小孔结构的聚合物材料，将得到的所述聚合物材料粉碎，通过用其中生物吸收性聚合物不溶的液体溶解除去所述粒子状材料后过筛，由此得到粒径为100到3000μm的生物吸收性颗粒状多孔性材料；将所述生物吸收性颗粒状多孔性材料置于模具中后加压和加热，从而得到块状组织工学用支持体，该支持体具有不规则和连续的孔，所述不规则和连续的孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％，其中，弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％。
4.权利要求3的制造块状组织工学用支持体的方法，其中使用选自以下的至少一种作为生物吸收性聚合物材料聚羟基乙酸、聚乳酸、乳酸和羟基乙酸的共聚物、聚-ε-己内酯、乳酸和ε-己内酯的共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、及其共聚物。
5.权利要求3或4的制造块状组织工学用支持体的方法，其中使用选自以下的至少一种作为有机溶剂氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、丙酮、二氧杂环己烷、和四氢呋喃。
6.权利要求3到5中任一项的制造块状组织工学用支持体的方法，其中通过保持500到3000g/cm2加压状态的体积在60到200℃加热生物吸收性颗粒状多孔性材料制造块状组织工学用支持体。
全文摘要
本发明提供了具有多孔结构并包括生物吸收性聚合物材料的块状组织工学用支持体，与常规的海绵状支持体相比，这种支持体具有形状稳定性和即使当其浸渍在水中时体积变化小。在其制造方法中，通过以下步骤制造包含粒子状材料并具有孔径为5到50μm的小孔结构的聚合物材料将粒径为100到2000μm的粒子状材料与其中生物吸收性高聚物用有机溶剂溶解的溶液近似均一地混合，粒子状材料不溶于所述有机溶剂，冷冻后干燥以除去有机溶剂。然后，通过以下步骤生产粒径为100到3000μm的颗粒状多孔性材料将得到的聚合物材料粉碎，将粒子状材料溶于生物吸收性聚合物不溶的液体中以除去粒子状材料。然后，通过以下步骤制造块状组织工学用支持体将得到的颗粒状多孔性材料置于模具中后加压加热，其中支持体具有不规则和连续的孔，该孔占据具有孔径为5到50μm的小孔结构的立体网络结构中横截面积的20到80％。这种支持体的弹性系数为0.1到2.5MPa，在水中浸渍24小时的体积变化率为95到105％。
文档编号C12N5/06GK1759889SQ20051011375
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者山本克史, 山中克之, 须田洋子, 金子正 申请人:株式会社Gc