专利名称：一种由plga/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法
技术领域：
本发明涉及三维支架的制备方法，特别涉及一种由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法。
背景技术：
骨缺损是目前临床最常见的疾病之一，而骨本身的修复能力有限，对于较严重骨缺损的治疗，需要借助骨移植来辅助修复。自体骨移植是最理想的修复方式，但是其来源受限；异体骨和异种骨移植存在疾病传播以及免疫排斥等风险。在这种背景下，基于支架的骨修复越来越受到人们的关注。支架是一个能够为组织长入和血管再生提供空间的三维结构体，还能充当传递药物和细胞的载体。聚合物微球是一种优良的药物载体，能够负载和控制释放多种药物。由聚合物微球构建的支架理论上具备百分百连通的孔隙结构，且其孔隙率也能满足骨修复的需求；由载药微球构成的支架还能够释放针对性的治疗药物，能够进一步增强支架的骨修复能力。因此，微球支架在骨修复方面有着良好应用前景。
聚乳酸乙醇酸共聚物(polylactic glycolic acid, PLGA)是一种具有良好生物相容性和生物降解性的材料，是为数不多的得到FDA批准使用的聚合物生物材料之一。关于PLGA微球和微球支架的骨修复应用研究一直都受到人们的关注。YWang 等(Y Wang, X Shi, L Ren, Y Yao, F Zhang, D-A Wang J Biomed Mater Res PartB201093B84-92)制备了 PLGA/钛复合微球支架，成骨细胞在其上能够良好地生长和代谢。A Jaklenec 等(A Jaklenec, A Hinckfuss, B Bilgen, D Ciombor, R Aaron, E MathiowitzBiomaterials2008291518-1525)制备了能够顺序释放两种生长因子的PLGA支架。
目前制备PLGA微球支架主要有两种方法:温度处理和溶剂处理。温度处理就是将微球加热到一定温度，使微球的聚合物分子链从玻璃态进入高弹态，分子链具备流动性，相邻的微球就会产生分子链的缠联。当温度降低后，聚合物分子链重新进入玻璃态，使微球之间形成永久性粘结。溶剂处理是将微球接触挥发性的溶剂，使微球表面区域的聚合物产生一定的溶解，相邻微球的表面相互融合。当溶剂挥发以后，微球表面重新固化从而在微球之间形成永久性的粘结。魏坤等(CN201110243418.1)公开了一种利用温度处理构建 PLGA/纳米碳酸I丐微球支架的方法；T Jiang (T Jiang, W Abdel-Fatah, C LaurencinBiomaterials2006274894-4903)等利用温度处理制备了 PLGA/壳聚糖复合微球支架。赵亮(CN201110215643.4)公开了 一种利用挥发性无水乙醇制备的PLGA载药微球支架J Brown等(J Brown, L Nair, C Laurencin J Biomed Mater Res Part B200886B396-406)利用丙酮/乙醇混合溶剂制备了 PLGA微球支架。然而温度和溶剂处理都不可避免地会对微球表面的微观结构产生破坏，从而无法得到结构更为精细可控的微球支架。虽然人们尝试用别的方法构建微球支架，例如高长有等(CN201210121194.1)公开了一种利用冷冻去溶剂制备PLGA微球支架的方法，但是这种方法难以在支架表面构建多孔形貌。由此可见，如何制备出具有精细结构的微球支架仍有待进一步探索研究。发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的无损制备方法，避免对微球进行温度和溶剂处理，从而能够完整保留微球表面形貌。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
—种由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，包括以下步骤:
a.将PLGA和碳酸钙添加到二氯甲烷有机溶剂中，通过搅拌处理和超声处理后，得到PLGA/碳酸钙的均匀混合油相；
b.在搅拌条件下将步骤a得到的油相分散到PVA水相中得到水包油的单乳液；
c.以200 400rpm的速率搅拌单乳液12 24h，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球；
d.收集所得复合微球，用去离子水充分洗涤；
e.将洗涤后的微球填入到模具中，在温度为20 25°C、压力为0.8 IMPa下干燥2 4h，得到初态支架；
f.移除模具，继续干燥至完全，得到由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架。
步骤a中PLGA与二氯甲烷的质量体积比为(1/10 l/5)g/ml ;碳酸钙与PLGA的质量比为1/20 1/2。
步骤a中所述搅拌处理,具体为:搅拌速度250 400rpm,搅拌时间为5 15min。
步骤a中所述超声处理，具体为:超声功率为250 350w，超声时间为5 15min。
所述PLGA 的分子量 Mw=50 IOOkDa,，其中 LA/GA=75/25。
步骤b中PVA水相中PVA的浓度为(1/500 1/100) g/ml。
步骤b中，油相与PVA水相的体积比为1/100 1/50。
步骤c中，搅拌速率为200 400rpm，搅拌时间为12 24h。
步骤f中，继续干燥至完全的具体时间为36 72h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果:
本发明以洗涤后的湿态微球作为三维支架构建单元，由于微球在常温下仍然具有一定粘结性能，无需对微球进行传统的温度或溶剂处理，从而避免支架制备步骤对微球表面形貌产生破坏。本发明由于完整保留了微球的表面形貌，微球支架得以保持更为精细的结构。通过制备不同形貌的微球，还可以得到不同形貌的支架。
图1为实施例1制备的复合微球表面形貌图。
图2为实施例1制备的三维支架的表面形貌图。
图3为实施例2制备的三维支架的表面形貌图。
图4为实施例3制备的三维支架的表面形貌图。
图5为实施例4制备的三维支架的表面形貌图。
图6为实施例5制备的三维支架的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
称取0.5g PLGA (LA/GA=75/25, Mw=IOOkDa)和 0.2g 碳酸钙粉末加入到 5ml 二氯甲烷中，在400rpm转速搅拌5min，再在300w超声功率下以300rpm的转速搅拌lOmin，得到PLGA/碳酸钙的均匀混合油相。称取2g PVA加入到250ml去离子水中，搅拌15min后加热到90°C使PVA溶解，冷却后得到PVA水相。在转速为400rpm搅拌条件下将油相逐滴加入到PVA水溶液中，得到水包油的单乳液，其中油相与水相的体积比为1/50。持续搅拌单乳液24h，得到PLGA/碳酸钙多孔复合微球。收集固化的复合微球，用去离子水洗涤3遍。然后将微球填入到聚四氟乙烯模具中，在温度20°C、压力0.SMPa下干燥4h，得到初态支架。脱模，继续干燥72h，得到由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架。
图1为本实施例制备的PLGA/碳酸钙多孔复合微球表面形貌图。
图2为本实施例制备的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架的表面形貌图。由图可知，支架表面的多孔结构保留完好，未受支架制备工艺的影响。
实施例2
称取0.5g PLGACLA/GA=75/25, Mw=IOOkDa)和 0.025g 碳酸钙粉末加入到 5ml 二氯甲烷中，在250rpm转速搅拌15min，再在250w超声功率下以250rpm的转速搅拌15min，得到PLGA/碳酸钙的均匀混合油相。称取Ig PVA加入到500ml去离子水中，搅拌15min后加热到90°C使PVA溶解，冷却后得到PVA水相。在转速为200rpm搅拌条件下将油相逐滴加入到PVA水溶液中，得到水包油的单乳液，其中油相与水相的体积比为1/100。持续搅拌单乳液24h，得到PLGA/碳酸钙多孔复合微球。收集固化的复合微球，用去离子水洗涤3遍。然后将微球填入到聚四 氟乙烯模具中，在温度25°C、压力IMPa下干燥2h，得到初态支架。脱模，继续干燥36h，得到由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架。
图3为本实施例制备的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架的表面形貌图。同样支架表面形貌未受破坏。
实施例3
称取Ig PLGA (LA/GA=75/25, Mw=50kDa)和 0.05g 碳酸钙粉末加入到 5ml 二氯甲烷中，在300rpm转速搅拌lOmin，再在350w超声功率下以250rpm的转速搅拌5min，得到PLGA/碳酸I丐的均勻混合油相。称取5g PVA加入到500ml去离子水中，搅拌5min后加热到90°C使PVA溶解，冷却后得到PVA水相。在转速为250rpm搅拌条件下将油相逐滴加入到PVA水溶液中，得到水包油的单乳液，其中油相与水相的体积比为1/100。持续搅拌单乳液20h，得到PLGA/碳酸钙多孔复合微球。收集固化的复合微球，用去离子水洗涤3遍。然后将微球填入到聚四氟乙烯模具中，在温度23°C、压力IMPa下干燥4h，得到初态支架。脱模，继续干燥36h，得到由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架。
图4为本实施例制备的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架的表面形貌图。同样支架表面形貌未受破坏。
实施例4
本实施例制备水包油的单乳液的过程与实施例1同，继续进行以下步骤:
持续搅拌(转速为250rpm)单乳液24h，得到PLGA/碳酸钙多孔复合微球。收集固化的复合微球，用去离子水洗涤3遍，在-20°C下冷冻干燥48小时。取干燥的微球，填入到聚四氟乙烯模具中，在70°C加热Ih后冷却脱模，得到微球支架。
图5为本实施例的微球支架的表面形貌图。由图可知，微球表面的孔结构基本消失，只剩下零星的一些孔。
实施例5
本实施例制备水包油的单乳液的过程与实施例1同，继续进行以下步骤:
持续搅拌(转速为250rpm)单乳液24h，得到PLGA/碳酸钙多孔复合微球。收集固化的复合微球，用去离子水洗涤3遍，在-20°C下冷冻干燥48小时。取干燥的微球，填入到聚四氟乙烯模具中，置于含有二氯甲烷的密闭容器中处理2min。取出模具，在低压下放置24h以除去残余溶剂。脱模，得到微球支架。
图6为本实施例的微球支架的表面形貌图。由图可知，微球表面的孔结构受到严重破坏。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都 包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，包括以下步骤: a.将PLGA和碳酸钙添加到二氯甲烷有机溶剂中，通过搅拌处理和超声处理后，得到PLGA/碳酸钙的均匀混合油相； b.在搅拌条件下将步骤a得到的油相分散到PVA水相中得到水包油的单乳液； c.以200 400rpm的速率搅拌单乳液12 24h，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球； d.收集所得复合微球，用去离子水充分洗涤； e.将洗涤后的微球填入到模具中，在温度为20 25°C、压力为0.8 IMPa下干燥2 4h，得到初态支架； f.移除模具，继续干燥至完全，得到由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构成的三维支架。
2.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤a中PLGA与二氯甲烷的质量体积比为(1/10 1/5) g/ml ;碳酸钙与PLGA的质量比为1/20 1/2。
3.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤a中所述搅拌处理,具 体为:搅拌速度250 400rpm,搅拌时间为5 15min。
4.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤a中所述超声处理，具体为:超声功率为250 350w，超声时间为5 15min。
5.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，所述PLGA的分子量1=50 IOOkDa,，其中LA/GA=75/25。
6.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤b中PVA水相中PVA的浓度为(1/500 1/100) g/ml。
7.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤b中，油相与PVA水相的体积比为1/100 1/50。
8.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤c中所述搅拌单乳液，具体条件为:搅拌的速率为200 400rpm，搅拌时间为12 24h。
9.根据权利要求1所述的由PLGA/碳酸钙多孔复合微球构建三维支架的方法，其特征在于，步骤f中继续干燥至完全的具体时间为36 72h。
全文摘要
本发明公开了一种利用PLGA/碳酸钙多孔复合微球无损构建三维支架的方法，包括以下步骤a．将PLGA和碳酸钙添加到二氯甲烷有机溶剂中，通过搅拌和超声处理后，得到PLGA/碳酸钙的均匀混合油相；b．在搅拌条件下将上述油相分散到PVA水溶液中得到水包油的单乳液；c．搅拌乳液一定时间，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球；d．收集所得复合微球，用去离子水洗涤；e．将洗涤后的微球填入到模具中，在常温低压下干燥一定时间得到微球支架；f．移除模具，继续干燥支架至完全。本发明在温和条件下将多孔微球粘结成支架，微球表面的多孔结构得以完整保留。
文档编号A61L31/14GK103212116SQ20131013928
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者王迎军, 曹晓东, 程德林 申请人:华南理工大学