[發明專利]制備具有各向異性孔結構的組織工程支架的方法和設備

有效

• 申請號: 201010501999.X
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101979102A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 全大萍;曾晨光
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61L27/14
• 分類號: A61L27/14;A61L27/56
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 李柏林

技術領域

本發明涉及一種制備具有各向異性孔結構的組織工程支架的方法，還涉及使用該方法的設備。

背景技術

組織工程技術中所使用的植入物或細胞支架，一般為多孔材料。組織工程應用對這些多孔材料的要求較為嚴格，需要支架或植入物具有精確的各級結構。更進一步，組織工程多孔植入物及支架的產業化要求通過各類加工工藝得到的產品，具有批次差異小的基本性質。因此為了獲得結構精確規整、符合設計要求，批次差異小的產品，加工工藝和設備的改進尤為重要。

在組織工程技術實施過程中，考慮到應用環境的特殊性及復雜性，結構均一、各向同性的支架或植入物，很難滿足應用需求。使用個性化的支架和植入物材料更為適合組織再生，有利于進一步促進修復效果。如在骨-軟骨界面的修復過程中，均一結構的組織工程材料具有局限性，而使用具有梯度孔結構的支架，即孔徑呈梯度變化的支架，更為適合該部位的生理發展要求，而取得更好的修復效果。

因此，采用何種工藝及設備可以制得結構精確且具有各項異性性質、批次差異小的組織工程支架或植入物，成為了亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種制備具有各向異性孔結構的組織工程支架的方法，可以精確控制多孔組織工程支架中結構參數，使其孔隙率和孔徑具有各向異性。

本發明的還提供一種用于上述方法的設備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

利用聚合物溶液熱致相分離原理，在支架成型過程中，通過溫度變化曲線和熱傳遞方向的控制，使聚合物溶液原料的相分離按照設定的方向發生，同時，對相分離程度亦加以控制。

一種制備具有各向異性孔結構的組織工程支架的方法，包括以下步驟：

(a)、將聚合物制成溶液，并與致孔劑混合，置于設備機芯腔體中；

(b)、根據實際需要，將機芯外部分為至少兩個溫度區，向這些溫度區域通入各種不同溫度的熱交換劑，使得機芯中的物質發生溫度變化，使聚合物溶液產生相分離；

(c)、按照需要將相分離過程中聚合物進行固定，再除去步驟(b)中加入的致孔劑，并進行干燥，得到多孔支架。

作為上述技術方案的改進，步驟(b)中溫度區沿聚合物支架軸向方向依次排列有多個，在該依次排列的多個溫度區中通入溫度逐漸遞增、遞減或各種溫度溫交替的熱交換劑，其熱交換劑由各自熱源或冷源供給。

作為上述技術方案的進一步改進，步驟(b)中溫度區在聚合物支架軸向方向的外圓周方向上依次排列有多個，在該依次排列的多個溫度區中通入溫度逐漸遞增、遞減或各種溫度溫交替的熱交換劑，其熱交換劑由各自熱源或冷源供給。

進一步，步驟(b)中向聚合物支架內部也通入有至少一種溫度的熱交換劑。

進一步，步驟(b)中所述的熱交換劑是水、鹵代烷烴、常用有機溶劑及其混合物。

本發明還提供一種實現上述方法的設備，包括具有熱交換機芯本體，所述機芯本體上設有通往機芯內腔的液體注入通道和致孔劑注入通道，所述機芯本體外部設置有多段分段式的熱交換器，熱交換器內設有具有熱交換劑注入口和熱交換劑輸出口的熱交換通道。

作為上述技術方案的改進，所述機芯本體的腔內還設置有貫穿型致孔劑的固定位。

作為上述技術方案的進一步改進，所述多段分段式熱交換器按熱交換機芯本體中內腔的軸向方向依次排列。

進一步，所述多段分段式熱交換器按機芯本體中內腔圓周徑向方向依次排列。

進一步，所述的內腔設置有多個。

本發明的有益效果：本方法通過對聚合物溶液及致孔劑進行分區熱交換，可以實現所得支架上孔隙和孔徑的精確、各向異性分布，通過控制結構參數符合應用需求，促進組織修復。此外，本發明中實現上述方法的設備結構簡單，易于實現，十分實用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

圖1是本發明方法對支架樣品兩側進行分區熱交換示意圖；

圖2是本發明方法對支架樣品進行多種不同溫度熱交換示意圖；

圖3是本發明方法對支架樣品內外進行分區熱交換示意圖；

圖4是本發明方法對支架樣品進行交替高低溫分區熱交換示意圖；

圖5是本發明方法所用設備結構示意圖。

具體實施方式

參考圖1至圖4，本發明的一種制備具有各向異性孔結構的組織工程支架的方法，包括以下步驟：

(a)、將聚合物制成溶液，并與致孔劑混合，置于設備機芯腔體中；