[發明專利]一種高連通性多孔支架的制備方法

無效

• 申請號: 201310085025.1
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103230621A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 樊瑜波;范杰;周鋼;劉笑宇;侯永昭
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及組織工程和再生醫學中多孔支架的制備工藝，采用改良的“氣體發泡-高溫燒結法”制備多孔羥基磷灰石支架，并改善其內部的孔隙結構。

背景技術

隨著組織工程的發展，支架材料結構參數對組織體內和體外的再生起到至關重要的作用。很多研究發現，多孔支架內部更好的孔隙連通性可以促使種子細胞向內遷移、組織向內長入。

中國專利CN1903384介紹了利用磷灰石粉末為基料，通過與過氧化氫和發泡分散劑混合配成泥漿，經過發泡-高溫燒結制備不同孔徑尺寸和孔隙率的多孔支架材料。由于發泡形成的多孔結構，包括孔徑開口、連通的曲率等參數，存在極大的不可控性，所以多孔支架內部不可避免地會形成連通性差、甚至不連通的孔洞。然而，在維持孔隙形狀、尺寸和孔隙率一定的前提下，通過傳統手段很難提高多孔支架的孔隙連通性，并且最終會限制細胞的內生長或新生組織的長入。因此，迫切需要一種有效的工藝來改善多孔支架的孔隙連通性。

發明內容

本發明的目的是針對多孔支架孔隙連通的局限性，尋求一種簡單有效的方法，制備高連通性的多孔支架材料。它不但可以在組織再生過程中為細胞提供三維支撐，而且可以滿足營養物質的輸送、細胞向內遷移、組織向內長入的需要。

本發明是一種基于傳統“發泡-燒結”工藝的多孔支架制備方法，步驟包括：（1）漿料獲取：將基材粉末加水配成懸濁液，以6000r/min轉速離心10min，獲得漿料；（2）漿料調和：將漿料、甲基纖維素、聚乙二醇（PEG6000）按照比例250:1:2充分混合并加入0.25%或0.5%的頭發絲；（3）緩慢發泡：加入體積濃度為30%的過氧化氫溶液混合均勻，控制溫度為45°C發泡1小時；（4）烘干：將發泡后的漿料置于45°C烘箱烘烤12小時至干燥；（5）高溫燒結成型：將多孔支架坯體置于1100°C高溫煅燒，升溫速度為10°C/min，燒結時間為2小時。

本發明利用頭發絲高溫下可以分解成氣體的特點，在多孔支架內部制造孔道，從而提高多孔材料內部孔洞連通性。例如頭發絲由角質蛋白組成，具有來源充足，容易獲取等優點，長約1～2毫米的頭發絲的韌度可以滿足不隨充分攪拌而變形，可以在發泡過程中串聯多個氣孔；埋在多孔支架坯體中的頭發絲在燒結過程中被高溫分解，在支架內部留下很多條孔隙通道，將發泡形成的氣孔連接起來；直徑為50～100微米的頭發絲，高溫燒結后形成相應尺寸的孔隙通道，可以滿足大多數種子細胞的生長、增殖和遷移。

附圖說明

圖1是本發明利用頭發絲制備高連通性多孔支架示意圖

圖2是采用本發明方法制備的多孔支架掃描電鏡圖

圖3是采用本發明方法制備的多孔支架CT掃描圖，圖中箭頭指示為頭發絲形成的微米級孔道

具體實施方式

下面結合實例對本發明作進一步闡述。

例1將羥基磷灰石粉末配成懸濁液，以6000r/min的轉速離心10分鐘，獲得羥基磷灰石漿料。將羥基磷灰石漿料、甲基纖維素、聚乙二醇按照比例250:1:2充分混合，在混合泥漿中加入體積濃度為30%的過氧化氫溶液，低速低溫攪拌均勻。將混合漿料填置于合適尺寸的模具中，控制溫度為45°C，發泡1小時后置于烘箱內12小時烘干，獲得多孔支架坯體。將坯體置于1100°C高溫煅燒（升溫速度為10°C/min），2小時后常溫冷卻，即可得到P-I型多孔支架。經實驗測定，該種多孔支架的平均孔徑尺寸為253μm，孔隙率為51.5%，比表面積為8.60mm²/mm³，滲透率為0.31μm²，壓縮模量為69.7MPa，抗壓強度為1.93MPa。

例2將羥基磷灰石粉末配成懸濁液，6000r/min轉速離心10min，獲得羥基磷灰石漿料。將羥基磷灰石漿料、甲基纖維素、聚乙二醇按照比例250:1:2充分混合，在混合泥漿中加入0.25%的頭發絲（長約1～2毫米，直徑50～100微米）和體積濃度為30%的過氧化氫溶液，低速低溫攪拌均勻。將混合漿料填置于合適尺寸的模具中，控制溫度為45°C，發泡1小時后置于烘箱內12小時烘干，獲得多孔支架坯體。將坯體置于1100°C高溫煅燒（升溫速度為10°C/min），2小時后常溫冷卻，即可得到P-II型多孔支架。經實驗測定，該種多孔支架的平均孔徑尺寸為249μm，孔隙率為52.5%，比表面積為8.62mm²/mm³，滲透率為1.06μm²，壓縮模量為46.3MPa，抗壓強度為1.86MPa。

例3將羥基磷灰石粉末配成懸濁液，6000r/min轉速離心10min，獲得羥基磷灰石漿料。將羥基磷灰石漿料、甲基纖維素、聚乙二醇按照比例250:1:2充分混合，在混合泥漿中加入0.5%的頭發絲（長約1～2毫米，直徑50～100微米）和體積濃度為30%的過氧化氫溶液，低速低溫攪拌均勻。將混合漿料填置于合適尺寸的模具中，控制溫度為45°C，發泡1小時后置于烘箱內12小時烘干，獲得多孔支架坯體。將坯體置于1100°C高溫煅燒（升溫速度為10°C/min），2小時后常溫冷卻，即可得到P-III型多孔支架。經實驗測定，該種多孔支架的平均孔徑尺寸為250μm，孔隙率為53.3%，比表面積為8.45mm²/mm³，滲透率為7.82μm²，壓縮模量為43.8MPa，抗壓強度為1.31MPa。