專利名稱：一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于組織工程支架制備技術(shù)，具體地講，是 種由納米羥基磷灰石/ 聚乳酸的復(fù)合微球來粘結(jié)制備多孔支架的方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)在人體內(nèi)代謝的最終產(chǎn)物是CC)2和H20，中間產(chǎn)物乳酸也是體 內(nèi)正常糖代謝的產(chǎn)物，不會在重要器官聚集，因此具有優(yōu)異的可生物降解吸收 性，已廣泛應(yīng)用到組織工程支架制備中，是迄今應(yīng)用最多的可降解生物材料之 --。同時，羥基磷灰石(HA)與人體骨組織有類似的無機(jī)組成，是骨細(xì)胞較理想 的基質(zhì)環(huán)境，與聚乳酸的結(jié)合能提高聚乳酸的力學(xué)性能和引導(dǎo)成骨特性，且對 羥基磷灰石的過快降解有控制作用，能保證骨組織恢復(fù)速度與材料降解速度一 致。同時將羥基磷灰石與聚乳酸復(fù)合可以提高韌性，.改善降解性能，羥基磷灰 石還可以中和聚乳酸降解產(chǎn)生的酸性積累。因此，將聚乳酸與羥基磷灰石結(jié)合 作為骨組織修復(fù)材料是較為理想的選擇。微球以其結(jié)構(gòu)的特殊性、性能的多變 性、應(yīng)用的廣泛性，在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域有著十分獨特的重要作用，其中，復(fù) 合微球材料的支架制品在醫(yī)學(xué)生物工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
組織工程的核心是構(gòu)建細(xì)胞生物支架材料復(fù)合體，其中，三維多孔支架材 料發(fā)揮著重大作用，除了決定新生組織、器官的形狀外，最重要的是為細(xì)胞提 供獲取營養(yǎng)、氣體交換、廢物排除的環(huán)境，為細(xì)胞增殖繁衍提供空間。因此， 支架材料應(yīng)是高度多孔的，支架的孔隙大小必須控制，并有嚴(yán)格要求?？紫短?，細(xì)胞無法進(jìn)入，從而阻礙細(xì)胞的繁殖和擴(kuò)增；孔隙太大，細(xì)胞粘附不住， 失去作為支架的作用。
近年來，多孔支架的制備方法很多，如致孔劑法、凍千法、熱致相分離法、 電紡絲法、編織法、超臨界流體氣體法、3D打印法以及微球燒結(jié)法等。但是， 現(xiàn)有制備方法除微球燒結(jié)法外，很難控制支架內(nèi)部孔隙分布，而且不易獲得較 大的孔洞， 一般只能生產(chǎn)出孔徑為200^im以下的支架，而對于組織工程則需要 孔徑為200 500Mm的支架材料，用這些技術(shù)則幾乎不能達(dá)到；同時，上述方法 生成的多孔支架往往存在閉孔現(xiàn)象，這將嚴(yán)重地影響支架材料功能的發(fā)揮。
微球燒結(jié)法利用高能激光束將顆粒燒結(jié)在一起，得到具有受控體系和全連 通網(wǎng)絡(luò)的三維支架結(jié)構(gòu)，通過改變參數(shù)，如粒徑、加熱時間，可以達(dá)到調(diào)整支 架性能的目的。但是要求技術(shù)設(shè)備較高，不易推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球為材料的， 能夠控制支架中的孔徑大小，和解決孔連通問題的多孔支架的制備方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架 的制備方法，步驟按如下進(jìn)行
1)將聚乳酸在超聲波作用下溶解成質(zhì)量濃度5% 8°/。的乙酸乙酯溶液，然
后按質(zhì)量比納米羥基磷灰石和聚乳酸5 10: IOO加入納米羥基磷灰石，保持超 聲水溫不超過35'C，繼續(xù)超聲波振蕩分散混合3h;利用滴管在液面高度1 3cm 處，將上述配制好的混合液滴入攪拌速度500 1000r/min、溶有質(zhì)量濃度0.5% 1.0%聚乙烯醇的乙醇水溶液中，懸浮成球；將懸浮著微球的乙醇水溶液減壓抽 濾20 30min，揮發(fā)去除乙酸乙酯，然后冷藏24h后過濾、洗滌，在-10。C、真空度為2.5 5.0KPa冷凍干燥4 6h，制得納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球；
2)將制得的復(fù)合微球過篩得到20 10目(0.84 2.0mm)以上粒徑大小的 微球；根據(jù)支架設(shè)計孔徑的大小，選取一定粒徑的微球裝入上下有通孔、且下 通孔有封網(wǎng)的支架模具中；用高速空氣將微球平整；根據(jù)微球的填充量滴入數(shù) 滴--定濃度的聚乳酸乙酸乙酯溶液，將小球濕透；再吹入髙速空氣揮發(fā)溶劑； 將支架模具放入真空箱中保溫一段時間，至小球表面微軟化同時體積縮小時取 出，冷卻、脫模、洗滌，即得粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架。
較佳的，所述乙醇水溶液是按體積比乙醇水=10 0 : 50 80配制；攪 拌控制采用磁力攪拌器；減壓抽濾的壓力是0.01 0.02MPa。 較佳的，所述高速空氣的流速是3.5 5.0L/min。
較佳的，所述滴入聚乳酸的乙酸乙酯溶液的濃度是質(zhì)量濃度0.5% 0.8%。 較佳的，所述在真空箱中保溫一段時間，其真空度為0.02 0.03Mpa，溫度 為150 170'C,時間為2 4min。
較佳的，所述聚乳酸的分子量^6萬，納米羥基磷灰石的粒徑<1^1111。 本發(fā)明采用簡單的懸浮液技術(shù)制備納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球，進(jìn)而 通過自粘結(jié)低溫?zé)崛鄯庸こ扇S多孔支架。該方法通過對聚乳酸濃度、微球 粒度、溫度等參數(shù)的改變，可對多孔支架的粘接強(qiáng)度、孔隙率、孔徑大小進(jìn)行 控制；支架成型方便、形狀設(shè)計性強(qiáng)；方法不引入其它粘接相、加熱時間短、 操作簡單。該方法制備的多孔支架孔隙效果良好，生物相容性好，能夠滿足組
織工程支架材料的要求，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是骨組織工程中的組織修復(fù)領(lǐng) 域中有潛在的、廣泛的實用價值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列有益效果(1) 本發(fā)明方法的工藝簡單、支架孔徑及孔隙率可調(diào)、支架成型方便、制
備的支架制品具有良好的三維連通孔、和良好的力學(xué)性能與生物相容性；
(2) 本發(fā)明采用毒性小的乙酸乙酯作為溶劑，制備的復(fù)合微球多孔支架更 符合生物組織細(xì)胞的培養(yǎng)和生長；
(3) 本發(fā)明通過調(diào)整滴入的聚乳酸濃度和量，可調(diào)控支架的內(nèi)部粘接度， 以調(diào)整支架的孔隙率、降解速度、生長環(huán)境等；
(4) 本發(fā)明制備工藝加熱時間短，減小了高溫對微?？紫杜c支架孔洞的破 壞和對聚乳酸降解的影響；
(5) 最后，本發(fā)明制備的微球內(nèi)部為不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)、表面有大量孔洞、 力學(xué)性能良好，另外，粘結(jié)過程不引入其它粘接相，這樣在保障了支架的力學(xué) 強(qiáng)度的同時，也保證了支架自身的高孔隙率。


圖1是實施例1的粒徑大于10目的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球表面形 態(tài)掃描電鏡照片，放大30倍；
圖2是實施例1的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的表面形態(tài)掃描電鏡照 片，放大2000倍；
圖3是實施例1的粘結(jié)型納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球多孔支架的表面 形態(tài)掃描電鏡照片，放大30倍；
圖4是實施例2的粘結(jié)型納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球多孔支架照片
具體實施例方式
實施例1
1)秤取7.8001g聚乳酸加入到盛有100ml乙酸乙酯的碘量瓶中，在超聲波清洗儀中振蕩溶解，然后加入0.3卯0g (質(zhì)量比5 : 100)的納米羥基磷灰石，繼 續(xù)超聲波振蕩3h，保持超聲水溫不超過35'C期間用手將碘量瓶振蕩數(shù)次；把溶 有質(zhì)量濃度0.5%聚乙烯醇、乙醇與水比2 : 1的乙醇水溶液以500r/min的轉(zhuǎn)速 磁力攪拌，然后用滴管距液面lcm，逐滴加入納米羥基磷灰石/聚乳酸/乙酸乙酯 混合液；加液結(jié)束后以0.01MPa真空度減壓抽濾30min;溶液冷藏24h后過濾、 用去離子水洗滌3次；在-10'C、真空度為5.0KPa冷凍千燥箱中干燥6h，得到 20 10目(0.84 2.00mm)以上的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球，復(fù)合微球 的表面形態(tài)見圖l、圖2;
2)將制得的復(fù)合微球過篩得到10目(2.00mm)以上粒徑大小的微球；裝 入上下有通孔、且下通孔有封網(wǎng)的支架模具中；用5.0L/min高速空氣將微球平 整；滴入10滴質(zhì)量濃度0.8%的聚乳酸乙酸乙酯溶液；再吹入5.0L/min高速空 氣將乙酸乙酯快速揮發(fā)；將支架模具放入真空度為0.03Mpa、溫度為170'C真空 箱中，保溫4min;冷卻脫模，用5%體積濃度的乙醇溶液清洗2 3次，即得孔 徑為主要在300 500^m的粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架，支架的表面形態(tài)見圖3。
實施例2
1)秤取6.5002g聚乳酸加入到盛有100ml乙酸乙酯的碘量瓶中，在超聲波 清洗儀中振蕩溶解，然后加入0.5201g (質(zhì)量比8 : 100)的納米羥基磷灰石，繼 續(xù)超聲波振蕩3h，保持超聲水溫不超過35'C，期間用手將碘量瓶振蕩數(shù)次把 溶有質(zhì)量濃度0.8%聚乙烯醇、乙醇與水比5 : 4的乙醇水溶液以800r/min的轉(zhuǎn) 速磁力攪拌，然后用滴管距液面2cm，逐滴加入納米羥基磷灰石/聚乳酸/乙酸乙 酯混合液；加液結(jié)束后以0.02MPa真空度減壓抽濾25min;溶液冷藏24h后過 濾、用去離子水洗滌3次；在-l(TC、真空度為3.0KPa冷凍千燥箱中干燥5h，得到40 16目(0.42 1.19mm)以上的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球；
2)將制得的復(fù)合微球過篩得到20 16目(0.84 1.19mm)粒徑大小的微 球；裝入上下有通孔、且下通孔有封網(wǎng)的支架模具中；用4.0 L/min高速空氣將 微球平整；滴入8滴質(zhì)量濃度0.5%的聚乳酸乙酸乙酯溶液；再吹入4.0L/min高 速空氣將乙酸乙酯快速揮發(fā)；將支架模具放入真空度為0.02Mpa、溫度為160°C 真空箱中，保溫3min;冷卻脫模，用5%體積濃度的乙醇溶液清洗3次，即得孔 徑主要在200 300Mm的粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架。 實施例3
1) 秤取5.9601g聚乳酸加入到盛有100ml乙酸乙酯的碘量瓶中，在超聲波 清洗儀中振蕩溶解，然后加入0.5960g (質(zhì)量比10 : 100)的納米羥基磷灰石， 繼續(xù)超聲波振蕩3h，保持超聲水溫不超過35-C，期間用手將碘量瓶振蕩數(shù)次 把溶有質(zhì)量濃度1.0%聚乙烯醇、乙醇與水比5 : 3的乙醇水溶液以1000r/min的 轉(zhuǎn)速磁力攪拌，然后用滴管距液面3cm，逐滴加入納米羥基磷灰石/聚乳酸/乙酸 乙酯混合液；加液結(jié)束后以0.02MPa真空度減壓抽濾20min;溶液冷藏24h后 過濾、用去離子水洗滌3次，在-10'C、真空度為2.5KPa冷凍干-燥箱中干燥4h, 得到60 20目(0.25 0.84mm)以上的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球。
2) 將制得的復(fù)合微球過篩得到40 20目(0.42 0.84mm)粒徑大小的微 球；裝入上下有通孔、且下通孔有封網(wǎng)的支架模具中用3.5L/min高速空氣將 微球平整；滴入6滴質(zhì)量濃度0.8%的聚乳酸乙酸乙酯溶液再吹入3.5L/min高 速空氣將乙酸乙酯快速揮發(fā)；將支架模具放入真空度為0.03Mpa、溫度為150°C 真空箱中，保溫2min;冷卻脫模，用5%體積濃度的乙醇溶液清洗3次，即得孔 徑〈200nm的粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架。
權(quán)利要求
1.一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將聚乳酸在超聲波作用下溶解在乙酸乙酯中配制成質(zhì)量濃度5％～8％的溶液，然后按質(zhì)量比納米羥基磷灰石和聚乳酸5～10∶100加入納米羥基磷灰石，保持超聲水溫不超過35℃，繼續(xù)超聲波振蕩分散混合3h；利用滴管在液面高度1～3cm處，將聚乳酸/納米羥基磷灰石/乙酸乙酯混合液滴入在500～1000r/min攪拌速度下的、溶有質(zhì)量濃度0.5％～1.0％聚乙烯醇的乙醇水溶液中，懸浮成球；將懸浮著微球的乙醇水溶液減壓抽濾20～30min，揮發(fā)去除乙酸乙酯，然后冷藏24h后過濾、洗滌，在-10℃、真空度為2.5～5.0KPa冷凍干燥4～6h，制得納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球；2)將制得的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球過篩得到40～10目(0.42～2.0mm)以上粒徑大小的微球；根據(jù)支架孔徑設(shè)計的大小需要，選取一定粒徑的微球裝入上下有通孔的支架模具中(根據(jù)所需可設(shè)計制作不同形狀的支架模具)，支架模具的下通孔用篩網(wǎng)封住微球；用高速空氣將微球平整；根據(jù)微球的填充量滴入數(shù)滴一定濃度的聚乳酸的乙酸乙酯溶液，將小球濕透；再次吹入高速空氣使乙酸乙酯快速揮發(fā)；將支架模具放入真空箱中保溫一段時間取出，冷卻、脫模、洗滌，即得粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，其特 征在于乙醉水溶液是按體積比乙醉水=1 00 : 50 80配制攪拌控制采 用磁力推拌器；減壓抽濾的壓力是0.01 0.0雄&。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，其特 征在于高速空氣的流速是3.5 5.0L/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，其特 征在于滴入數(shù)滴聚乳酸的乙酸乙酯溶液的濃度是質(zhì)量濃度0.5% 0.8%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，其特 征在于在真空箱中保溫一段時間，其真空度為0.02 0.03Mpa，溫度為150 170'C，時間為2 4min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)型復(fù)合微球及多孔支架的制備方法，其 特征在于所述聚乳酸的分子量》6萬，納米羥基磷灰石的粒徑〈lnm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粘結(jié)型復(fù)合微球多孔支架的制備方法，步驟包括1)以納米羥基磷灰石和聚乳酸為原料，通過超聲波共混、懸浮成球、溶劑揮發(fā)、冷凍干燥，得到復(fù)合微球；2)將復(fù)合微球篩選粒徑、裝模、氣流平整、聚乳酸溶液滴加粘結(jié)、氣流揮發(fā)溶劑、真空保溫熔結(jié)、脫模洗滌，得到多孔支架。本發(fā)明方法工藝簡單，復(fù)合微球孔隙率高，支架孔徑及孔隙率可調(diào)，支架成型方便、形狀設(shè)計性強(qiáng)，不引入其它粘接相，高溫加熱時間短。所制支架具有良好的三維連通孔，和良好的力學(xué)性能與生物相容性，能夠滿足組織工程支架材料的要求，在骨組織工程中的組織修復(fù)領(lǐng)域中有潛在的、廣泛的實用價值。
文檔編號B01J13/02GK101579539SQ20091010411
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者劉希東, 廖曉玲, 徐文峰 申請人:重慶文理學(xué)院