本发明属于材料技术领域，特别是涉及超声粒子嵌入技术表面修饰三维多孔生物支架的制备方法。
背景技术：
生物支架作为种植细胞的场所和组织再生的模板，其生物相容性为其能否得到良好的实际应用的重要衡量指标之一。因此，通过各种表面修饰的方法提高生物支架的生物相容性方面的研究已成为研究热点。但是，目前的表面改性方法仍存在以下问题：(1)表面改性均匀性差；(2)表面改性时间较长；(3)表面改性稳定性差。因此，本发明的目的是提供一种简单、有效的修饰三维多孔支架表面的方法。本发明联合采用真空浇注、热致相分离、溶剂萃取和粒子滤沥技术制备具有良好三维网状结构的生物支架，采用超声粒子嵌入技术将纳米羟基磷灰石颗粒镶嵌于生物支架表面进行修饰。该方法制备获得的生物支架具有良好的内部连通性、亲水性能、力学性能和生物相容性，特别在骨组织工程领域有望得到潜在的应用。超声粒子嵌入技术具有设备简单、操作方便、改性时间短、改性表面均匀和改性表面稳定性好等优点，使其成为一种生物支架表面修饰改性的理想方法。
组织工程是现代修复重建医学领域的新思路，组织工程支架和种子细胞是组织工程两大关键要素。组织工程支架作为种植细胞或组织再生的模板，除了需要具有理想的内部结构外，其表面物理化学性能是决定能否在组织工程领域得到良好实际应用的重要影响因素。合成高分子生物支架往往存在具有较差的亲水性能、力学性能和较少的细胞识别位点等问题，因此，为了实现从支架结构形态到表面物理化学性能都能够高度仿生天然组织的目的，许多修饰方法被应用于生物支架的表面改性，但是，目前的表面改性方法仍存在表面改性均匀性差、表面改性时间较长和表面改性稳定性差等问题。因此如何设计和制备具有良好表面生物相容性，且具有优异的诱导组织再生的功能化三维多孔支架，是当前聚合物组织工程支架领域的研究热点，也是科学研究和实际应用中的难题。
从国内外研究现状可以看出，采用各种各样的表面修饰改性方法以提高生物支架的生物相容性方面的研究已经被广泛的关注和发展，但是，目前很多改性技术仍存在一定的缺点。例如，聚合物基体与改性材料熔融或溶液共混改性的方法虽然简便，但却受改性材料分散性问题困扰。特别是对于相容性差的体系而言，改性材料难以获得良好的分散，且大部分改性材料被包裹于基体材料内部，因而导致其无法与细胞直接接触。表面涂层和化学接枝改性方法虽然可以在已成型支架表面引入改性材料，但通常需要在溶剂中进行，这就使得支架表面的天然材料吸附率很低且无法定量。此外，表面涂覆的改性材料与基体结合力差，生理条件下容易与支架脱离。采用人体模拟体液(sbf溶液)仿生矿化的方法，对支架特别是三维多孔支架进行支架表面修饰的时间较长，往往需要几周甚至几个月的时间，矿化期间可能导致高分子基体发生降解，使分子量降低、性能下降等。
针对上述存在的问题及技术不足，本发明的目的是提供一种操作简易、适应性强的方法进行三维多孔生物支架的表面改性，从而提高生物支架的生物相容性、提高界面结合力、降低改性所需时间等。该方法制备的ha修饰的三维多孔支架具有良好的力学性能、亲水性能和生物相容性，有利于细胞的粘附、增殖和分化。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出了超声粒子嵌入技术表面修饰三维多孔生物支架的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
超声粒子嵌入技术表面修饰三维多孔生物支架的制备方法，包括如下步骤：
步骤一)将高分子颗粒溶于1,4-二氧六环/水混合溶剂中，在80℃水浴中震荡制备获得高分子均匀溶液；
步骤二)将易溶性盐颗粒倒入模具内，施加压力压实，制得盐预成型体，
步骤三)在真空状态下，将高分子溶液浇注到盐预成型体中直至其被完全浸润；将得到的高分子/盐/二氧六环/水复合物放入低温冰箱预冷冻；
步骤四)将高分子/盐/二氧六环/水复合物放入低温乙醇溶液萃取二氧六环，真空干燥；再用去离子水沥滤，干燥后得到高分子三维多孔支架；
步骤五)将羟基磷灰石放入去离子水中，磁力搅拌后采用超声波细胞粉碎机在室温下进行超声处理，获得均匀的羟基磷灰石悬浮液；
步骤六)将高分子三维多孔支架经乙醇预润湿后放入羟基磷灰石悬浮液中，超声处理得到羟基磷灰石镶嵌的高分子三维多孔支架；
步骤七)取出羟基磷灰石镶嵌的高分子三维多孔支架，在去离子水中震荡清洗，真空干燥获得超声粒子嵌入技术表面修饰三维多孔生物支架。
进一步的改进，所述高分子颗粒为可溶于有机溶剂的高分子材料。进一步的改进，所述高分子颗粒为聚乳酸或聚氨酯。
进一步的改进，所述易溶性盐颗粒为食盐颗粒，粒径为100-600微米。
进一步的改进，所述步骤三)中将高分子/盐/二氧六环/水复合物放入-20℃低温冰箱预冷却处理24h。
进一步的改进，所述步骤四)中将高分子/盐/二氧六环/水复合物放入4℃乙醇溶液中萃取二氧六环5d，乙醇溶液每8h换一次，取出萃取样品真空干燥72h，用去离子水沥滤2d，真空干燥48h得到高分子三维多孔支架。
进一步的改进，所述步骤六)中将高分子三维多孔支架经乙醇预润湿后放入羟基磷灰石悬浮液中后，采用超声波细胞粉碎机超声处理得到的羟基磷灰石镶嵌的高分子三维多孔支架。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
采用超声粒子嵌入技术对三维多孔支架进行表面改性，该方法具有设备简单、操作简易、材料的选择性广泛等优点。
采用与天然骨成分类似的ha对三维多孔支架进行改性，较大的提高了支架的亲水性能和生物相容性，使支架在骨组织工程领域有望得到广泛应用。
附图说明
图1为超声粒子嵌入修饰三维多孔支架示意图；
图2为pla(a)和pla/ha(b)三维多孔复合支架sem；
图3为pla三维多孔支架超声前后的亲水角值；
图4为tpu(a)和tpu/ha(b)三维多孔复合支架sem。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。
实施例1：
一种基于超声粒子嵌入技术修饰聚乳酸(pla)三维多孔生物支架的方法，具体步骤如下：
pla三维多孔支架制备：首先，称取2.8gpla颗粒溶于20ml1,4-二氧六环/水(87:13)混合溶剂中，在80℃水浴中震荡12h制备获得14wt％pla均匀溶液；其次，将筛选好的20gnacl颗粒倒入15cm×10cm×5cm的模具内，对模具均匀施加压力以压实nacl颗粒，制备获得nacl预成型体，在真空状态下，将pla溶液浇注到nacl预形体中直至其被完全浸润；最后，将溶液浇注得到的pla/nacl/二氧六环/水复合物放入-20℃的低温冰箱预冷却24h，随后放入4℃乙醇溶液中萃取二氧六环5d，乙醇溶液每8h换一次，取出萃取样品真空干燥72h，用去离子水沥滤2d，随后真空干燥48h得到pla三维多孔支架。
pla/ha复合支架制备：首先，将25mg羟基磷灰石(ha)放入50ml去离子水中，磁力搅拌30min，随后采用超声波细胞粉碎机(频率20khz,scientz-iid,ningboscientzbiotechnologyco.ltd)在室温30％功率下超声30min,获得均匀的ha悬浮液；然后，将上述制备的pla三维多孔支架经乙醇预润湿后放入均匀的ha悬浮液中，在30％功率下超声规定的时间；最后，取出pla/ha复合支架，去离子水震荡清洗，除去在pla表面附着但并没有被镶嵌的ha颗粒，真空干燥48h获得,获得的pla/ha复合支架。
为了更好的说明本发明，结合附图，介绍本发明实施例1所得三维多孔pla/ha复合支架。
图2给出了pla三维多孔支架超声前后的sem图。从图中可以看出，与pla支架表面形态相比，超声后的pla支架表面粗糙度明显的增加，表面出现很多白色颗粒状物质，以及一些针状物质(红色标记内)镶嵌于pla基体内，因此通过超声粒子嵌入技术成功将ha纳米颗粒镶嵌于pla三维多孔支架表面。
图3给出了pla三维多孔支架超声前后的亲水角值。从图中可以看出，pla支架的水接触角值约为100°，且随着时间无明显变化。而pla/ha复合支架的水接触角在20s内迅速降低至零，水滴完全渗入复合支架内部。因此，与pla支架相比，pla/ha复合支架的亲水性能明显提高，这是由于ha纳米粒子中极性基团羟基(oh)与水分子形成氢键，从而使复合支架的表面张力变大，亲水性能变好。结果表明采用超声技术进行pla支架ha表面修饰，不仅方法、设备简单，而且可以有效地提高复合支架的亲水性能，从而进一步提高复合支架的生物相容性。
实施例2：
一种基于超声粒子嵌入技术修饰聚氨酯(tpu)三维多孔生物支架的方法，具体步骤如下：
tpu三维多孔支架制备：首先，称取3.2gpla颗粒溶于40ml1,4-二氧六环/水(17:3)混合溶剂中，在70℃水浴中震荡12h制备获得tpu均匀溶液；其次，将筛选的40g300-425μmnacl颗粒倒入15cm×10cm×5cm的模具内，对模具均匀施加压力以压实nacl颗粒，制备获得nacl预成型体，在真空状态下，将tpu溶液浇注到nacl预形体中直至其被完全浸润；最后，将溶液浇注得到的tpu/nacl/二氧六环/水复合物放入-80℃的低温冰箱预冷却24h，随后放入-20℃乙醇溶液中萃取二氧六环4d，乙醇溶液每8h换一次，取出萃取样品真空干燥72h，用去离子水沥滤2d，随后真空干燥48h得到tpu三维多孔支架。
tpu/ha复合支架制备：首先，将25mg羟基磷灰石(ha)放入50ml去离子水中，磁力搅拌30min，随后采用超声波细胞粉碎机(频率20khz,scientz-iid,ningboscientzbiotechnologyco.ltd)在室温30％功率下超声30min,获得均匀的ha悬浮液；然后，将上述制备的tpu三维多孔支架经乙醇预润湿后放入均匀的ha悬浮液中，在30％功率下超声规定的时间；最后，取出tpu/ha复合支架，去离子水震荡清洗，除去在pla表面附着但并没有被镶嵌的ha颗粒，真空干燥48h获得,获得的tpu/ha复合支架。
图4给出了tpu三维多孔支架超声前后的sem图。从图中可以看出，与tpu支架表面形态相比，超声后的tpu支架表面粗糙度明显的增加，表面出现很多白色颗粒状物质，镶嵌于tpu基体内，因此通过超声粒子嵌入技术成功将ha纳米颗粒镶嵌于tpu三维多孔支架表面。