无有机溶剂残留的聚合物组织工程多孔支架材料及其制备方法与流程

文档序号：12569336阅读：420来源：国知局

本发明属于组织工程支架材料领域，特别涉及一种聚合物组织工程多孔支架材料及其制备方法。

背景技术：

组织工程是近年来兴起的一门新兴学科，通过在体外培养正常的组织细胞，附着在一种细胞相容性好并且可被生物降解的支架材料上形成细胞-支架材料的复合体，将该复合体植入机体组织或者器官病损部分，细胞机体中逐步形成新的组织结构，而支架材料逐渐被生物体降解吸收，从而达到修复和重建组织体的目的。在组织工程中有三个核心要素：种子细胞、组织工程支架材料以及生长因子。支架材料在组织工程中占有重要的地位，这是因为在体外细胞培养过程中，细胞需要贴壁生长，对于生长的环境有者特殊的要求，支架在其中充当细胞外基质的作用，为细胞提供生存空间，使细胞获得充足的营养物质，进行代谢交换，并使细胞形成特定的形态。

目前，制备组织工程支架的方法有很多种，如冻干法、成孔剂析出法、气体发泡法等。但这些方法均存在不同程度的缺陷，如冻干法得到的组织工程多孔支架，在制备过程中需采用溶剂(一般为有机溶剂)溶解聚合物，不可避免的会有有机溶剂残留；成孔剂析出法采用一些粒子致孔剂作为致孔相，在后期处理过程中不能完全去除，制得支架会存在成孔剂残留。成孔剂/有机溶剂的残留对于组织工程细胞培养有严重的不利影响，于细胞的增殖不利，甚至会导致细胞死亡或者畸变。近年来，超临界流体技术的研究愈发深入，开发出一种利用超临界流体发泡技术制备组织工程支架材料的方法。该方法制备的支架材料无任何有机溶剂的残留，且操作简单，但由于仅通过超临界流体发泡，因而制备得到的支架材料的孔洞一般为闭孔结构，即孔洞之间的连通性较差。由于在组织工程中细胞培养需要与外界进行物质交换，闭孔结构非常不利于细胞的代谢过程。现有技术报道了一种采用超临界发泡技术与不相容聚合物共混制备组织工程支架材料的方法，通过不相容聚合物(聚乳酸/聚苯乙烯)共混得到聚合物共混物，然后将其中一相(PS相)用有机溶剂刻蚀掉，即得到多孔的支架材料(Zhou CC,et al.Biofabrication,2011,3(4):1-8)。公开号为CN104592543A的专利申请公开了一种具有双峰孔结构的多孔聚合物材料及其制备方法，通过熔融共混得到聚合物共混物，经超临界流体处理并发泡制备得到具有闭孔结构小泡孔的聚合物发泡材料，再将聚合物发泡材料通过刻蚀去除聚合物共混物中一种，得到开孔结构的大泡孔。这些方法虽然可以避免超临界发泡方法带来的支架材料孔洞为闭孔结构的问题，但因刻蚀使用有机溶剂，又会存在产物中残留有机溶剂的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚合物组织工程支架材料的制备方法，以获得无有机溶剂残留并具有开孔结构的组织工程多孔支架材料。

本发明所述无有机溶剂残留的聚合物组织工程多孔支架材料的制备方法，工艺步骤如下：

(1)以具有生物相容性的非水溶性热塑性聚合物Ⅰ和水溶性热塑性聚合物Ⅱ为原料，按照热塑性聚合物Ⅰ与热塑性聚合物Ⅱ的体积比为(2.5～1):1在室温下将两种聚合物进行预混合得到预混物，然后将预混物进行熔融共混得到熔融共混物；

(2)将步骤(1)得到的熔融共混物真空模压成坯体，冷却定型，得到共混坯体；

(3)将步骤(2)所得共混坯体置于高压反应釜中，通入发泡气体后升温、加压至该发泡气体的超临界点以上使其转变为超临界流体并保温保压，待超临界流体在共混坯体中达到饱和状态后，保持温度不变以5～15MPa/s的速率将高压反应釜中的压力降至常压使共混坯体发泡，然后经冷却定型，得到发泡坯体；

(4)将步骤(3)所得发泡坯体浸入蒸馏水中进行刻蚀，刻蚀结束后依次用乙醇、蒸馏水反复洗涤除去杂质，干燥后得到无有机溶剂残留的组织工程多孔支架材料。

上述方法中，所述水溶性热塑性聚合物Ⅱ为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇等。

上述方法中，所述非水溶性热塑性聚合物Ⅰ为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯等中的一种。

上述方法中，所述发泡气体为二氧化碳、氮气、空气中一种。

上述方法中，步骤(4)将聚合物发泡坯体浸入蒸馏水中进行刻蚀的时间为4～48h，刻蚀过程中每4h更换一次蒸馏水，蒸馏水的温度为25℃～50℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述方法以具有生物相容性的非水溶性热塑性聚合物Ⅰ和水溶性热塑性聚合物Ⅱ为原料，将超临界流体发泡与发泡坯体的刻蚀相结合，在支架的整个制备过程中，不使用任何有机溶剂，因而所制备的支架材料既无有机溶剂残留，又具有连通性较好、孔径较大的开孔结构。

2、由于所制备的支架材料具有开孔结构且无有机试剂残留，因而应用于组织工程，更有利于细胞的培养与增殖。

3.本发明所述方法制备工艺简单，成本低，对环境无污染，因而便于推广。

附图说明

图1是实施例1所制备的无有机溶剂残留的聚合物组织工程支架材料断面的扫描电镜图。

图2是实施例2所制备的无有机溶剂残留的聚合物组织工程支架材料断面的扫描电镜图。

图3是实施例3所制备的无有机溶剂残留的聚合物组织工程支架材料断面的扫描电镜图。

图4是实施例4所制备的无有机溶剂残留的聚合物组织工程支架材料断面的扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明所述无有机溶剂残留的聚合物组织工程支架材料及其制备方法作进一步说明。

以下各实施例中，聚乳酸(PLA)由NatureWorks公司生产，型号4032D；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，成都市科龙化工试剂厂，牌号K30；聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)，法国阿科玛，LA/GA为75/25；聚乙二醇(PEG)，成都市科龙化工试剂厂，牌号20000。聚己内酯(PCL)，Sigma-Aldrich公司生产。

实施例1