[發明專利]一類骨組織工程用有機/無機復合多孔支架材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310171102.5
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104140551A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 張普敦;王倩;姜小婷
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;C08L67/04;C08K3/40;C08K3/32;A61L27/18;A61L27/10;A61L27/56
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明的技術領域屬于生物醫學材料領域，是一項將有機/無機復合多孔支架材料用于骨組織工程學的技術，具體涉及一類基于聚α-羥基酸和生物活性陶瓷的骨組織工程用多孔支架材料的制備方法。

背景技術

每年都有數百萬人遭遇病變或者意外傷害，承受組織損傷和修復帶來的痛苦，而其中有很多人在等待可移植器官的過程中死亡。這種器官短缺致使醫學界不斷探索，通過親屬器官移植，成人組織培養等新的醫學手段來緩解問題，但是供體不足的問題仍然存在。此外，異體移植可能產生的病菌感染、排異等問題也會給病人帶來很大的痛苦，因此器官和組織的人工化成為當前生物醫用材料領域亟待解決的問題。組織工程學的目的是運用工程學和生命科學、材料學以及化學的原理和方法，研究和開發、修復和改善損傷組織及其功能的生物替代物。其主要研究內容包括支架材料、種子細胞、器官構建、臨床使用四個方面,其中支架材料是研究中最重要的一項。

用于組織工程的支架材料,一般應具備以下性能：良好的生物相容性，即無明顯的炎性反應和細胞毒性、但具免疫性；良好的生物可降解性，即在體外以及植入體內之后可逐漸被分解和吸收；材料的孔隙率要足夠大，比表面積高，這樣有助于細胞增殖和分化；具有較好的力學性能,保證在病人正常的活動中不會塌陷；可加工成各種形狀和結構,易于重復制作。

骨組織工程學是組織工程學的重要領域。正常的骨骼基質是一種有機物和無機物復合材料（包含膠原蛋白和礦物質）。這種天然的復合材料優于任何一種單獨的組分，能夠實現強度和韌度很好的平衡。與真骨中的無機相組分類似，復合材料支架中生物活性陶瓷（如生物活性玻璃、羥基磷灰石、碳酸羥基磷灰石、磷酸鈣等）能夠提供良好的骨傳導性，聚合物能提供連續的結構和韌性的設計，這對貼壁細胞的存活和分化有利。聚α-羥基酸是被美國食品和藥物管理局（FDA）批準的生物降解性醫用材料，包括聚3-羥基丁酸酯(poly(3-hydroxybutyrate),?P3HB)、聚己內酯(polycaprolactone,?PCL)、聚乳酸(poly(lactic?acid),?PLA)、聚乙醇酸(poly(glycolic?acid)?,?PGA)以及乳酸-乙醇酸的共聚物（PLGA）等，可通過化學法進行修飾，便于加工成型，因而廣泛應用于骨組織工程支架材料的研究中。

目前復合多孔支架材料最常見的缺點就是降解速率和孔隙尺寸的可控性較差，限制了其在骨組織工程學中的應用。研究表明，高孔隙率能夠加速骨的血管化，便于成骨細胞從周圍環境中補充和滲透進來，從而促進體內骨生成。而如何控制聚乳酸的降解速度,使復合材料自身強度的下降能被新骨沉積形成的強度所彌補,已成為骨組織工程復合材料研究中的關鍵。

為了滿足骨組織工程學要求，目前常用支架制備方法包括:纖維粘結、氣體發泡、相分離技術、乳化/冷凍干燥技術、快速成型技術等。纖維粘結法合成的材料雖然孔隙連通性較好，但是容易變形，并不適用于骨組織工程學；氣體發泡法容易產生閉合孔，孔隙連通性差，不便于物料交換；相分離和冷凍干燥技術形成的孔較小，不便于細胞的粘附和增殖；而快速成型無法得到高孔隙率的材料。因此，如何通過簡便易行的合成方法得到高孔隙率和適宜降解性能的材料是骨組織工程學的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的在于解決復合支架材料的降解速率和孔隙尺寸的問題，提出了一種聚α-羥基酸/生物活性陶瓷復合多孔支架材料的制備方法，由本發明制得的復合材料孔尺寸和降解速率符合骨組織工程學要求。

本發明所述方法的技術方案如下：

（1）???本發明將一定量的聚α-羥基酸（如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯、聚3-羥基丁酸酯等）溶解于一定體積的1,4-二氧六環中至完全溶解的溶液I（聚合物濃度為0.05-0.1?g/mL）。同時將含量為10-70%的生物活性陶瓷（如羥基磷灰石、碳酸羥基磷灰石、生物活性玻璃、磷酸三鈣等）粉末超聲分散于一定體積的1,4-二氧六環中至分散均勻的溶液II；

（2）???將上述溶液I與溶液II混合后繼續攪拌至均勻的溶液III；

（3）???本發明以無機鈉鹽（氯化鈉、碳酸氫鈉、磷酸氫二鈉等）為致孔劑，將其研磨后通過60-100目的金屬篩子，得到符合細胞生長尺寸要求的致孔劑細粉；

（4）???取一定質量比（致孔劑與聚合物的質量比為2:1-32:1）的致孔劑加入至溶液III。繼續混合均勻后，澆鑄到模具中，并于自然條件下干燥6-48小時至溶劑完全揮干；