[發明專利]一種利用超臨界流體發泡技術制備骨組織工程支架的方法

有效

• 申請號: 202010155938.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111234290B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 焦真;張溢;孫劍飛;周建成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08J9/00;C08L67/04;A61L27/02;A61L27/18;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種利用超臨界流體發泡技術制備骨組織工程支架的方法，所述方法為：在超臨界二氧化碳發泡過程中，往聚合物原料中添加氧化鐵顆粒作為發泡過程的成核劑；其中，所述氧化鐵顆粒的加入量為聚合物原料質量的5％～25％。本發明通過添加磁性氧化鐵顆粒作為發泡過程中的成核劑，有效改善了制得支架的連通性和孔隙率，并且添加的磁性氧化鐵顆粒無需去除，在支架的使用過程中，通過外加磁場，能夠加速引導離斷缺損部位的骨組織再生。

技術領域

本發明涉及一種利用超臨界流體發泡技術制備骨組織工程支架的方法，屬于生物醫學工程技術領域。

背景技術

組織工程支架是一類以生物材料為基礎，具有三維結構的細胞載體，是組織工程的三要素之一，對組織工程學具有重要的作用。理想的組織工程支架應具備良好的生物相容性，較好的機械強度，適宜的三維空間結構和一定的生物學活性等特點，其中，連通的孔結構和較高的孔隙率對骨組織工程支架具有重要的意義。骨組織工程支架制備方法的開發和性能的提升一直是該領域研究的重點和熱點。

組織工程支架的制備主要包括氣體發泡、纖維粘結、三維打印、相分離、冷凍乳化干燥、靜電紡絲、溶劑澆鑄與顆粒瀝濾和超臨界二氧化碳發泡等。其中，超臨界二氧化碳發泡技術由于具有制備過程簡單，無有機溶劑或成孔劑殘留，可保持生物分子活性等其它技術無法同時實現的特點，被認為是一種綠色的新型制備技術。然而，與其他制備技術相比，超臨界二氧化碳發泡技術制得的支架泡孔密閉、孔隙率低使得超臨界二氧化碳發泡制備支架材料技術仍需要進一步的改進。

改善發泡產物泡孔密閉、孔隙率低的方法之一，是在聚合物原料中添加一定量的成核劑。在超臨界二氧化碳發泡過程中，成核劑的加入可有效強化發泡過程的成核行為，在聚合物中形成更多的氣核，提高制得的多孔支架的連通率和孔隙率，常用的成核劑包括硬脂酸鈣、滑石、硬脂酸鋅、苯甲酸鈉、硬脂酸、硅酸鎂和橡膠顆粒等，但這些成核劑在成品中難以去除，并且殘留在支架上不僅對支架的性能無益，甚至還會產生有害的效果。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種利用超臨界流體發泡技術制備骨組織工程支架的方法，該方法通過在聚合物原料中添加氧化鐵顆粒作為發泡過程的成核劑，采用氧化鐵顆粒作為發泡過程的成核劑不僅能實現促進成核，從而提高支架的連通率和孔隙率，而且其殘留在成品支架中(賦予支架超順磁性)還能提升支架在骨組織再生方面的性能。

發明內容：本發明所采用的技術方案為：

一種利用超臨界流體發泡技術制備骨組織工程支架的方法，所述方法為：在超臨界二氧化碳發泡過程中，往聚合物原料中添加氧化鐵顆粒作為發泡過程的成核劑；其中，所述氧化鐵顆粒的加入量為聚合物原料質量的5％～25％。

其中，所述氧化鐵顆粒的粒徑為10～500nm。本發明所用的氧化鐵顆粒可以為單分散的氧化鐵納米顆粒，也可以為氧化鐵納米顆粒的組裝體，單分散的氧化鐵納米顆粒和氧化鐵納米顆粒的組裝體在發泡過程以及所得支架中所起的效果基本相同。

其中，所述聚合物原料為聚酯類聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯或聚(乳酸-乙醇酸)共聚物中的一種或多種的混合。

其中，上述方法具體包括如下步驟：

(1)將配方量的聚合物粉末和添加劑混合均勻后壓制成模片；

(2)將模片放置于高壓釜內，通入二氧化碳并使其達到超臨界態，在溫度為35～70℃、壓力為8～50MPa下保壓0.5～3h，使超臨界二氧化碳溶劑與模片充分接觸，使得二氧化碳在聚合物基質中達到溶解飽和狀態；

(3)反應后釋壓，得到多孔結構的骨組織工程支架。

其中，步驟(1)中，所述添加劑為成核劑或添加劑包括成核劑以及其它的助劑，助劑為羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸鉀、磷酸鈉以及促骨生長生物活性多肽中的一種，助劑的添加量為聚合物原料質量的5～25％。