[發明專利]一種交聯多聚糖組織工程多孔支架的制備方法

在審

• 申請號: 201310609764.6
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104672484A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 談華平;孫進晨;肖超;高欣
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J3/24;C08L5/08;C08L5/04;C08B37/08;C08B37/04;A61L27/26;A61L27/56
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于生物材料的制備技術，特別涉及一種交聯多聚糖組織工程多孔支架的制備方法。

背景技術

組織工程支架為細胞和組織生長提供適宜的環境，隨著細胞的分裂而逐漸降解和消失，從而將新的空間提供給組織和細胞，并使新生成的組織和器官具備了與細胞支架相同的幾何外形。支架在構建組織工程化組織或器官中的主要作用包括：（1）為細胞的粘附提供物理支撐，并且將細胞準確地投遞到受損部位；（2）為細胞的增殖、代謝提供空間；（3）提供特定的宏觀與微觀結構，引導細胞構建特定功能的組織或器官；（4）傳遞化學或力學信號，調控細胞的表型。組織工程支架的設計和構建涉及三個尺度的問題，分別為宏觀結構（厘米以上尺度），即外形，微觀孔徑、孔隙率以及支架表面拓撲結構（微米級尺度），支架表面粘附蛋白以及基因對細胞的影響（納米級尺度）。

理想的組織工程用支架有以下的基本要求：（1）良好的細胞相容性。除滿足生物材料的一般要求如無毒、不致畸，降解產物對細胞無毒害作用，不引起炎癥反應之外，還要有利于種子細胞的粘附、增殖，更重要的是能激活細胞特異的基因表達，維持細胞的表型表達。（2）良好的生物降解性。支架材料在受損組織修復后應能降解，降解速度應與組織再生的速度相匹配。（3）具有三維立體多孔結構。具有適當的孔徑、高的孔隙率及大的比表面積。（4）適當的機械強度。支架應具備與所修復組織相匹配的機械強度，為新生組織提供支撐，能維持組織器官的原有形態。（5）為了防止感染，支架還必須易于消毒和保存。

通常用于組織工程支架的基體材料有兩類：天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子材料主要包括蛋白質和多聚糖，如膠原、明膠、殼聚糖、硫酸軟骨素、海藻酸、纖維素等。常用的人工高分子材料包括聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、聚乙二醇（PEG）、聚氨酯（PU）等。一般來說，天然高分子具有優異的生物相容性和降解性，而合成高分子具有良好的物理機械性能、加工性能及化學穩定性。這些材料可控性好，實用性高，具有各自的優點和特點，因此作為生物材料在組織工程與再生醫學領域得到了廣泛地應用。

天然多聚糖分子（如殼聚糖和海藻酸等）是制備組織工程支架的理想材料，一方面它們具有良好的生物相容性，另一方面其分子鏈上具有多種可反應的活性官能團，可輕易通過接枝等改性手段進行化學修飾，能有效改善材料的性能和質量。目前，交聯多聚糖多孔支架常用的方法是化學試劑交聯法和紫外光交聯法。化學試劑交聯法是通過在基體中加入化學交聯劑如多聚甲醛、戊二醛和水溶性碳化二亞胺等作為縮合劑，其作用是將基體分子中的活性基團如氨基或羧基等經過縮合反應而達到交聯的目的。紫外光交聯法是先將基體經過化學改性，使其帶有不飽和雙鍵，然后加入引發劑，通過紫外光輻照而引發不飽和雙鍵的加合，從而使基體發生交聯。采用這些方法交聯的材料在化學結構上比較穩定，能滿足材料制作的工藝要求，但是由于難免產生有毒的化學試劑或引發劑的殘留，因此材料對肌體會有不同程度的刺激，安全性不能得到保障。因此，避免使用有毒的小分子化學交聯劑，是提高支架細胞相容性的有效途徑。但是，現有技術中不存在采用無毒化學試劑或引發劑交聯多聚糖多孔支架的方法。

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發明內容

針對目前多聚糖多孔支架多采用化學交聯劑或金屬催化劑，容易造成試劑殘留而降低材料的細胞相容性和使用安全性。本發明的目的在于提供一種操作簡便且無毒的交聯多聚糖組織工程多孔支架的制備方法。

實現本發明的技術解決方案為：一種交聯多聚糖組織工程多孔支架的制備方法，以殼聚糖和海藻酸鈉為基材，通過無銅催化交聯而成，采用冷凍干燥手段，具體包括以下步驟：

步驟1、室溫下將殼聚糖和1-羥基苯并三唑溶于水中；

步驟2、室溫下將環辛炔-3-乙醇酸溶于四氫呋喃/水的混合溶劑中；

步驟3、室溫下將以上兩種溶液混合后加入二異丙基乙胺，攪拌反應，透析凍干得到環辛炔化殼聚糖；

步驟4、室溫下將海藻酸鈉和水溶性碳化二亞胺溶于水中，加入11-疊氮-3,6,9-三乙醚-1-胺，攪拌反應，透析凍干得到疊氮化海藻酸鈉；

上述步驟是通過化學改性對殼聚糖和海藻酸分別進行處理，使它們各自帶有可以進行共軛交聯的活性基團，使之能在溫和條件下自動交聯成型。

步驟5、分別配制一定濃度的環辛炔化殼聚糖和疊氮化海藻酸鈉的磷酸鹽緩沖溶液，室溫下按比例混合反應，最后凍干得到多孔支架。

其中，步驟1中制備環辛炔化殼聚糖，所述殼聚糖與1-羥基苯并三唑為等質量比，它們的質量濃度為0.05~0.15%。