一种用于骨修复的多孔支架的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于骨修复的多孔支架的制备方法，属于生物医用材料【技术领域】。首先将左旋聚乳酸溶于溶剂中，得到第一溶液；将聚己内酯溶于溶剂中，得到第二溶液；将第一溶液与第二溶液混合，得到第三溶液；将纳米羟基磷灰石颗粒加入到第三溶液中，得到第四溶液，将文石或球文石珍珠粉颗粒加入到第四溶液中，得到第五溶液，将第五溶液倒入支架模具中冷冻，再冷冻干燥，得到干燥的骨修复多孔复合支架。本发明方法制备的多孔支架具有良好力学性能，支架的无机成分与骨更加接近，使骨修复材料具有更好的生物相容性，而且有利于细胞的生长和增殖，延长骨修复支架的降解时间。
【专利说明】一种用于骨修复的多孔支架的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于骨修复的多孔支架的制备方法，尤其涉及一种用于骨修复的聚乳酸/聚己内酯/珍珠粉/纳米羟基磷灰石多孔支架的制备方法，属于生物医用材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，多孔复合支架的研究主要集中在生物可降解的高分子复合具有生物活性的陶瓷颗粒。生物可降解高分子一左旋聚乳酸(以下简称PLLA)、聚己内酯(以下简称PCL)具有良好的生物相容性，生物降解性和较好的力学性能，可控的降解性能及可加工性，其降解产物能参与人体的新陈代谢。这使它们成为当前生物医学领域中最受重视的材料之一，并已被美国药品食品管理局(FDA)批准用于人体。
[0003]聚乳酸及其共聚物主要用于药物控制释放体系、骨内固定物、组织修复及细胞培养材料及医用手术缝合线等。但是左旋聚乳酸存在一些应用方面的缺陷:(I)聚乳酸为疏水性物质，降低了它的细胞相容性和生物相容性；(2)其降解产物引起的酸性环境加速PLLA自身的降解，还易引起体内无菌炎症；(3)作为多孔支架，其力学性能不能满足骨植入材料的要求。
[0004]聚己内酯(PCL)是一种生物可降解高聚物，具有良好的生物相容性，其断裂伸长率高，塑性好，但PCL降解时间较长，完全降解需要24个月，一般用来与其他材料复合调控材料的力学性能和降解速度。 [0005]为了提高多孔支架材料的力学性能，在制备过程中往往添加一些高力学性能的具有生物活性的颗粒，特别是纳米羟基磷灰石(nano-hydroxylapatite,以下简称nHA)和珍珠粉。nHA是人体骨的主要无机成分，具有良好的生物相容性，在体内无刺激和排异反应，能够传导骨生长。但是HA存在一些应用方面的缺陷:无生物活性，烧结的nHA降解速度较慢。珍珠层具有低免疫原性、良好的生物相容性、可降解性、骨传导性和较好的成骨作用，且自身携带生物活性因子，符合理想的支架材料的设计理念。自然界的淡水珍珠可分为文石珍珠和球文石珍珠，两种珍珠层的有机基质中都含有生长因子，有机基质中可溶的小分子量的蛋白对于促进骨细胞的分化和增殖更为重要。但是珍珠层块体的降解速度较慢。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种用于骨修复的多孔支架的制备方法，以改善已有的纯PLLA多孔支架的力学性能和降解性，加入生物活性因子，并使制备方法简单易行。
[0007]本发明提出的用于骨修复的多孔支架的制备方法，包括以下步骤:
[0008](I)将左旋聚乳酸溶于溶剂1-4- 二氧六环中，左旋聚乳酸与溶剂1-4- 二氧六环的质量体积比为:左旋聚乳酸:溶剂1-4- 二氧六环)=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下I~8小时溶解，得到第一溶液；
[0009](2)将聚己内酯溶于溶剂1-4- 二氧六环中，聚己内酯与溶剂1-4- 二氧六环的质量体积比为:聚己内酯:溶剂1-4-二氧六环=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下I~8小时溶解，得到第二溶液；
[0010](3)将第一溶液与第二溶液混合，混合的体积比为:第一溶液:第二溶液=(0.8~1.2): 1，得到第三溶液；
[0011](4)在搅拌状态，将纳米羟基磷灰石颗粒加入到第三溶液中，得到第四溶液，第四溶液中，纳米羟基磷灰石颗粒、左旋聚乳酸和聚己内酯的质量比为:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (I~9): (I~9)搅拌I~2小时，用超声分散I~2小时；
[0012](5)将文石或球文石珍珠用酒精浸泡I~4小时，用去离子水洗清洗后干燥，粉碎后得到珍珠粉颗粒，珍珠粉颗粒的颗粒度小于50微米；
[0013](6)在搅拌状态，将上述珍珠粉颗粒加入到第四溶液中，得到第五溶液，第五溶液中，各成分的质量比为:珍珠粉颗粒:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (I~2): (I~9): (I~9)，搅拌10~30分钟；
[0014](7)将第五溶液用超声分散I~2小时后,倒入支架模具中,摇匀5~10分钟后，在_20°C环境下冷冻10~24小时；
[0015](8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机，冷冻干燥48~75小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。
[0016]本发明提出的用于骨修复的多孔支架的制备方法，其优点是:
[0017](1)本发明的多孔支架制备方法中，选用的PLLA、PCL、nHA和珍珠粉，均具有良好的生物相容性，将四种材料复合使用，使制备的支架具有良好的生物相容性。
[0018](2)本发明制备方法中，其中的PLLA与PCL按一定比例混合，可以调控支架整体的降解速度，同时增加支架的塑性，因此优化了支架的力学性能。
[0019](3)本发明的制备方法中，适量了添加的珍珠粉和nHA后，不影响PLLA支架的形貌、孔径和孔隙率，而且在保留支架的多孔形貌和一定的孔径有利于细胞贴附、增殖和分化的同时，增加了支架的力学性能。
[0020](4)利用本发明的制备方法制备的骨修复支架，具有良好的骨诱导作用。添加珍珠粉后，由于珍珠层的物理、化学性质及生物学特性与骨组织非常接近，具有骨传导性和较好的成骨作用，在支架区域易于成骨。珍珠粉自身携带生物活性因子，且信号因子在珍珠层中较为稳定，不易变性，起到缓释的效果。
[0021](5)本发明的制备方法将nHA与珍珠粉按一定比例混合，一方面增加颗粒的溶解性，改善支架整体的降解速度；另一方面，可以控制颗粒中的钙磷比，使支架的无机成分与骨更加接近，使骨修复材料具有更好的生物相容性。
[0022](6)本发明的制备方法过程简单，而已有技术中，携带特异性因子或蛋白的支架往往为了确保蛋白的缓释和不易变性而使制备工艺复杂，而本发明方法制备的PLLA/PCL/珍珠粉/nHA支架，利用信号因子在珍珠层中稳定性，只需把珍珠粉、nHA添加至PLLA/PCL的溶液中冷冻干燥即可，制备过程越简单越能完整地保留信号因子。
[0023](7)本发明制备方法很好的解决了由于缓解PLLA降解引起的酸性问题，其中的文石珍珠粉或球文石珍珠粉和nHA降解呈碱性，珍珠粉和nHA溶解时的碱性可以中和PLLA降解产生的酸性物质，因此可以稳定微环境的PH值，有利于细胞的生长和增殖，延长骨修复支架的降解时间。【具体实施方式】
[0024]本发明提出的用于骨修复的多孔支架的制备方法，包括以下步骤:
[0025](1)将左旋聚乳酸溶于溶剂1-4- 二氧六环中，左旋聚乳酸与溶剂1-4- 二氧六环的质量体积比为:左旋聚乳酸:溶剂1-4- 二氧六环)=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下1~8小时溶解，得到第一溶液；
[0026](2)将聚己内酯溶于溶剂1-4- 二氧六环中，聚己内酯与溶剂1-4- 二氧六环的质量体积比为:聚己内酯:溶剂1-4-二氧六环=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下1~8小时溶解，得到第二溶液；
[0027](3)将第一溶液与第二溶液混合，混合的体积比为:第一溶液:第二溶液=(0.8~1.2): 1，得到第三溶液；
[0028](4)在搅拌状态，将纳米羟基磷灰石颗粒加入到第三溶液中，得到第四溶液，第四溶液中，纳米羟基磷灰石颗粒、左旋聚乳酸和聚己内酯的质量比为:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (1~9): (1~9)搅拌1~2小时，用超声分散1~2小时；
[0029](5)将文石或球文石珍珠用酒精浸泡1~4小时，用去离子水洗清洗后干燥，粉碎后得到珍珠粉颗粒，珍珠粉颗粒的颗粒度小于50微米；
[0030](6)在搅拌状态，将上述珍珠粉颗粒加入到第四溶液中，得到第五溶液，第五溶液中，各成分的质量比为:珍珠粉颗粒:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (1~2): (1~9): (1~9)，搅拌10~30分钟；
[0031](7)将第五溶液用超声分散1~2小时后,倒入支架模具中,摇匀5~10分钟后，在_20°C环境下冷冻10~24小时；
[0032](8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机，冷冻干燥48~75小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。
[0033]以下介绍本发明方法的实施例。
[0034]实施例1:制备一种成分为PLLA/PCL/文石珍珠粉/nHA的骨修复支架。
[0035](1)把0.4g的PLLA (平均分子量179kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌8h,形成5% (w/v) PLLA的1_4_ 二氧六环溶液。
[0036](2)把0.4g的PCL (平均分子量8kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌lh，形成5% (w/v) PCL的1-4- 二氧六环溶液。
[0037](3)分别取4mL的PLLA、PCL溶液按1:1混合。
[0038](4)在搅拌状态，取0.0225g的nHA颗粒加入混合溶液中，超声分散lh，超声强度为 60W。
[0039](5)用粉碎机将珍珠粉碎过筛，得到粒径小于50微米的文石珍珠粉。
[0040](6)将0.0225g、粒径小于50微米的文石珍珠粉加入溶液中，继续搅拌0.5h。然后超声分散lh，超声强度为60W，制得均匀的混合溶液。
[0041](7)将第五溶液用超声分散1小时后，倒入支架模具中，摇匀10分钟后，在_20°C环境下冷冻24小时；
[0042](8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机。其中，冷冻干燥机已在_60°C预冷0.5h。冷冻干燥72小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。[0043]实施例2:制备一种成分的PLLA/PCL/球文石珍珠粉/nHA支架。
[0044](I)把0.64g的PLLA (平均分子量179kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌8h,形成8% (w/v) PLLA的1_4_ 二氧六环溶液。
[0045](2)把0.64g的PCL (平均分子量8kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌Ih,形成8% (w/v)PCL的1-4-二氧六环溶液。
[0046](3)分别取 3.55mL 的 PLLA 和 4.45mL 的 PCL 溶液按 0.8:1 混合。
[0047](4)在搅拌状态，取0.213g的nHA颗粒加入混合溶液中，超声分散lh，超声强度为60W。
[0048](5)用粉碎机将珍珠粉碎过筛，得到粒径小于50微米的文石珍珠粉。
[0049](6)将0.213g、粒径小于50微米的球文石珍珠粉加入溶液中，继续搅拌0.5h。然后超声分散lh，超声强度为60W，制得均匀的混合溶液。
[0050](7)将第五溶液用超声分散I小时后，倒入支架模具中，摇匀10分钟后，在-20°C环境下冷冻24小时；
[0051](8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机。其中，冷冻干燥机已在_60°C预冷0.5h。冷冻干燥48小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。
[0052]实施例3:制备一种成分为PLLA/PCL/文石珍珠粉/球文石珍珠粉/nHA的骨修复支架。
[0053](I)把0.32g的PLLA (平均分子量179kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌8h，形成4% (w/v) PLLA的1-4- 二氧六环溶液。
[0054](2)把0.32g的PCL (平均分子量8kDa)加入8mL的1_4_ 二氧六环中，磁力搅拌Ih,形成4% (w/v) PCL的1-4-二氧六环溶液。
[0055](3)分别取4mL的PLLA、PCL溶液按1:1混合。
[0056](4)在搅拌状态,取0.16g的nHA颗粒加入混合溶液中，超声分散Ih,超声强度为60W。
[0057](5)用粉碎机将珍珠粉碎过筛，得到粒径小于50微米的文石或球文石珍珠粉。
[0058](6)将0.08g、粒径小于50微米的文石珍珠粉和0.08g、粒径小于50微米的球文石珍珠粉加入溶液中，继续搅拌0.5h。然后超声分散lh，超声强度为60W，制得均匀的混合溶液。
[0059](7)将第五溶液用超声分散I小时后，倒入支架模具中，摇匀10分钟后，在-20°C环境下冷冻24小时；
[0060](8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机。其中，冷冻干燥机已在_60°C预冷0.5h。冷冻干燥72小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。
[0061 ] 本发明的上述实施例中，使用的反应原料，都可以从市场购买，例如，使用的文石珍珠、球文石珍珠可在浙江省诸暨市珍珠市场购买到，纳米羟基磷灰石可在南京海泰纳米材料有限公司购买到，左旋聚乳酸和聚己内酯可在山东医疗器械公司购买到。
【权利要求】
1.一种用于骨修复的多孔支架的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤: (1)将左旋聚乳酸溶于溶剂1-4-二氧六环中，左旋聚乳酸与溶剂1-4-二氧六环的质量体积比为:左旋聚乳酸:溶剂1-4- 二氧六环)=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下1-8小时溶解，得到第一溶液； (2)将聚己内酯溶于溶剂1-4-二氧六环中，聚己内酯与溶剂1-4- 二氧六环的质量体积比为:聚己内酯:溶剂1-4-二氧六环=(0.03~0.08): 1，在磁力搅拌下1-8小时溶解，得到第二溶液； (3)将第一溶液与第二溶液混合，混合的体积比为:第一溶液:第二溶液=(0.8~1.2): 1，得到第三溶液； (4)在搅拌状态，将纳米羟基磷灰石颗粒加入到第三溶液中，得到第四溶液，第四溶液中，纳米羟基磷灰石颗粒、左旋聚乳酸和聚己内酯的质量比为:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (I~9): (I~9)搅拌I~2小时，用超声分散I~2小时； (5)将文石或球文石珍珠用酒精浸泡I~4小时，用去离子水洗清洗后干燥，粉碎后得到珍珠粉颗粒，珍珠粉颗粒的颗粒度小于50微米； (6)在搅拌状态，将上述珍珠粉颗粒加入到第四溶液中，得到第五溶液，第五溶液中，各成分的质量比为:珍珠粉颗粒:纳米羟基磷灰石颗粒:左旋聚乳酸:聚己内酯=1: (I~2): (I~9): (I~9)，搅拌10~30分钟； (7)将第五溶液用超声分散I~2小时后，倒入支架模具中，摇匀5~10分钟后，在-20°C环境下冷冻10~24小时； (8)将冷冻好的样品放入冷冻干燥机，冷冻干燥48~75小时，得到干燥的骨修复多孔复合支架。
【文档编号】A61L27/56GK104027840SQ201410267249
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】冯庆玲, 刘渊声, 王昶明 申请人:清华大学