CN100464790C - 用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 - Google Patents
用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100464790C CN100464790C CNB2006101134649A CN200610113464A CN100464790C CN 100464790 C CN100464790 C CN 100464790C CN B2006101134649 A CNB2006101134649 A CN B2006101134649A CN 200610113464 A CN200610113464 A CN 200610113464A CN 100464790 C CN100464790 C CN 100464790C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chitosan
- micro rack
- aqueous solution
- hours
- volume
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 4
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 66
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 76
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 39
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 36
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 24
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 20
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 claims description 20
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 18
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 14
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 12
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 6
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 6
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical group O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 claims description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PCSMJKASWLYICJ-UHFFFAOYSA-N Succinic aldehyde Chemical compound O=CCCC=O PCSMJKASWLYICJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 4
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 claims 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 2
- -1 filtering Chemical compound 0.000 abstract 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 abstract 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 9
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- BHTJEPVNHUUIPV-UHFFFAOYSA-N pentanedial;hydrate Chemical compound O.O=CCCCC=O BHTJEPVNHUUIPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000001582 osteoblastic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002629 repopulating effect Effects 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 1
- 108090000723 Insulin-Like Growth Factor I Proteins 0.000 description 1
- 102000013275 Somatomedins Human genes 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003181 biological factor Substances 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 1
- 238000011587 new zealand white rabbit Methods 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 210000004409 osteocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明用于骨组织工程的微支架及其制备方法和应用，属于医学用材料技术领域。该微支架的外形为球形，该球径在利于细胞在其表面黏附和生长的50～400μm范围内，多个微支架的平均球径为100～350μm。其制备方法为：将壳聚糖粉溶于乙酸水溶液中，加入交联剂水溶液，再将倾倒于非挥发性油性液体分散介质中形成乳液；加入交联剂水溶液进行交联；经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖微支架。本发明所制备的微支架材料表面大小和结构适宜细胞生长，具有良好的细胞相容性，植入体内后可降解，因此可用作骨组织工程的支架材料，同时还可用于药物缓释载体等，在临床医学上具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域：
本发明属于医学用材料技术领域，尤其涉及用于骨组织工程的微支架及其制备方法。
背景技术
骨组织工程作为骨缺损修复的一种方法，避免了自体骨移植等传统骨修复方法在取材、加工等方面的缺点，正日益成为一种蓬勃发展而有效的修复骨缺损的治疗方法。骨组织工程中支架材料作为人工细胞外基质，为细胞的停泊、生长、繁殖提供生存空间及获取营养、进行新陈代谢的场所，因此随着组织工程的发展，组织工程对支架材料的要求也提出了更高的要求和新的挑战。目前，支架材料的研究主要集中于材料体系的选择、材料与细胞的相互作用等方面，取得了一定的成果，部分成果已进入临床应用阶段。
在材料体系选择方面，支架材料的选择范围越来越广，包括聚合物材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料等都可以用来制备支架材料，其中由于壳聚糖和β-磷酸三钙(β-TCP)的独特而优异的机械性能、生物学性能和体内降解特性而得到越来越多的关注和认可。
支架材料的外形也是骨组织工程支架材料的研究重点之一。目前大部分的研究工作都是选择多孔的块状材料作为支架材料，这种外形可以较好的满足组织工程对支架材料的机械性能方面的要求，但是同时带来了一些难以克服的缺陷，主要表现在：
(1)材料成型困难，难以制备出完全符合修复部位的形状要求的支架材料；
(2)细胞难以进入支架材料内部，造成材料内外生物学性能差异明显。种植于支架材料表面的成骨细胞在骨组织再生过程中起着非常重要的作用，让细胞进入到支架材料内部成为了亟待解决的问题。目前的解决方案主要从材料设计和细胞培养两方面入手，但由于受到材料厚度和孔隙尺度的限制，目前尚无令人兴奋的结果。
(3)支架材料的高孔隙率、大孔径的要求难以与其初始强度的要求达到一致，大的孔径和高的孔隙率往往造成材料强度的大幅度下降，如孔隙率达到75％强度。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提供一种可用于骨组织工程的微支架及其制备方法，该微支架具有良好的生物相容性和细胞相容性，在旋转生物反应器中可在其表面培养和增殖成骨细胞，并可植入体内，修复骨缺损部位。同时本发明所制备的微球还可用于药物缓释载体等，在临床医学上具有非常广阔的应用前景。
本发明提出的一种将球径范围为50～400μm的微球作为骨组织工程微支架的用途。本发明提出的可用于骨组织工程的微支架材料的制备方法，其特征在于：其特征在于：选用壳聚糖作微支架材料，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖粉溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所述乙酸体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(25～50)：1；
(2)在步骤(1)获得的溶液中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂的体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(2～5)：1；
(3)将步骤(2)获得的溶液倾倒于体积为步骤(1)所述乙酸水溶液体积的1.5～3倍的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(4)在步骤(3)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(5)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖微支架。
本发明还提出制备所述微支架的方法，其特征在于：选用壳聚糖和β-磷酸三钙作微支架材料，包括以下步骤：
(1)按壳聚糖：β-磷酸三钙＝(14～100％)：(86～0％)质量分数称量适量的壳聚糖粉，并将其溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所用乙酸体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(25～50)：1；
(2)按上述质量分数称相应量的β-磷酸三钙粉，然后将其加入步骤(1)中获得的溶液中，并形成均匀的浆料；
(3)在步骤(2)获得的浆料中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂的体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(2～5)：1；
(4)将步骤(3)获得的浆料倾倒于1.5～3倍浆料体积的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(5)在步骤(4)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(6)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖和β-磷酸三钙复合微支架。
本发明还提出将所述球形微支架作为增殖成骨细胞的微载体和在其表面种植成骨细胞并植入体内的组织工程支架材料的应用。
本发明的特点及技术效果：
本发明所制备的微支架材料外形为球形，且球径分布均匀，并具有满足细胞在其表面生长所需的表面积，为细胞的种植提供了物质基础；同时，此微支架具有良好的生物相容性和细胞相容性，又为细胞的种植提供了生物学基础，因此可用于骨组织工程，同时本发明所制备的微球还可用于药物缓释载体等，在临床医学上具有非常广阔的应用前景。
本发明提出用微球作为骨组织工程的支架材料，为了与块状多孔支架材料相区别，称之为微支架材料。这种微支架材料在外形和一些性能上与用作培养细胞的微载体一致，因此本发明中将此微支架材料同时用作培养细胞微载体，在旋转生物反应器中增殖和种植细胞，这样就将组织工程中培养细胞与种植细胞两步合二为一，简化了工艺过程，降低了组织工程法治疗骨缺损的成本。
同时，用微球作为骨组织工程支架，还具有如下独特的优势：
(1)可适应一定尺度范围内各种形状的骨缺损要求；
(2)结构设计灵活性，用于不同部位的微支架可以采用不同的细胞进行培养，在植入时再将其按照缺损部位的需要进行组配，就可实现不同部位对骨修复的不同要求；
(3)手术可操作性强，微支架尺寸较小，在手术过程中只需要根据缺损部位的大小填入适量的微支架即可；
(4)相对于块体支架，本微支架的比表面积大幅度增加，导致细胞培养的粘附量和均匀性大大增加；
另外，本发明涉及的微支架材料还可与一些药物、生长因子等与骨修复相关的生物学因子复合，加快骨修复的速度，也是其重要应用之一。
具体实施方式
本发明提出的用于骨组织工程的微支架及其制备方法和应用结合实施例详细说明如下：
本发明提出的一种用于骨组织工程的微支架，其特征在于：该微支架的外形为球形，该球径在利于细胞在其表面黏附和生长的50～400μm范围内，多个微支架的平均球径为100～350μm。
该微支架的材料可选用壳聚糖或β-磷酸三钙之中的一种，或两种，各成分所占质量百分比为：
壳聚糖：0％，14～100％；
β-磷酸三钙：100％，86～0％。
本发明提出制备上述微支架的方法，其特征在于：选用壳聚糖作微支架材料，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖粉溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所述乙酸体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(25～50)：1；
(2)在步骤(1)获得的溶液中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂的体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(2～5)：1；
(3)将步骤(2)获得的溶液倾倒于体积为步骤(1)所述乙酸水溶液体积的1.5～3倍的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(4)在步骤(3)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(5)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖微支架。
本发明还提出一种制备上述微支架的方法，其特征在于：选用壳聚糖和β-磷酸三钙作微支架材料，包括以下步骤：
(1)按壳聚糖：β-磷酸三钙＝(14～100％)：(86～0％)质量分数称量适量的壳聚糖粉，并将其溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所用乙酸体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(25～50)：1；
(2)按上述质量分数称相应量的β-磷酸三钙粉，然后将其加入步骤(1)中获得的溶液中，并形成均匀的浆料；
(3)在步骤(2)获得的浆料中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂的体积(ml)：壳聚糖质量(g)＝(2～5)：1；
(4)将步骤(3)获得的浆料倾倒于1.5～3倍浆料体积的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(5)在步骤(4)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(6)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖和β-磷酸三钙复合微支架。
上述步骤中还包括：
(7)将步骤(6)得到的微球在空气气氛下，先以<5℃/分钟的速度慢速升温至600℃，保温(2～4)小时进行脱脂处理，待壳聚糖有机物完全排尽后，以5～20℃/分钟的速率继续升温，至1150～1250℃，保温时间为1～3小时进行烧结，然后自然冷却至室温，得到β-磷酸三钙微支架。
所述二醛类有机试剂选用戊二醛、丁二醛或乙二醛之一种。
所述非挥发性油性液体选用液体石蜡或食用油之一种。
本发明还提出将所述球形微支架作为增殖成骨细胞的微载体和在其表面种植成骨细胞并植入体内的组织工程支架材料的应用。
实施例1
壳聚糖微支架材料的制备。将2g的壳聚糖粉在转速为500转/分钟的搅拌下溶于70ml2.5％的乙酸水溶液中，30分钟后形成透明均一的溶液；然后加入4ml2.0％的戊二醛溶液，搅拌9分钟后，将此溶液倾倒于150ml的液体石蜡中，以300转/分钟的速度搅拌1小时后加入10ml的Span80，继续搅拌2小时，然后加入6ml25％的戊二醛水溶液，搅拌30分钟使之分散均匀，停止搅拌，将装有此混合液的烧杯置于40℃的水浴中处理0.5小时，随后将其取出，在搅拌下加入25ml10％NaOH水溶液，搅拌30分钟后再次放入水浴中交联，5小时后取出。过滤掉油性液体后用氯仿清洗三次，再次过滤后用酒精抽提24小时，然后在烘箱中于60℃下烘干，得到组成为纯壳聚糖的球形微支架材料。微支架颜色呈褐色，经光学显微镜和电子扫描显微镜观察以及粒度分析仪测量，所获得的微支架材料球形良好，球径主要分布在120～250μm范围内，平均球径为174μm。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。
实施例2
壳聚糖微支架的制备。将2g的壳聚糖粉在转速为500转/分钟的搅拌下溶于100ml1.5％的乙酸水溶液中，30分钟后形成透明均一的溶液；然后加入8ml 0.5％的丁二醛溶液，搅拌8分钟后，将此溶液倾倒于300ml的液体石蜡中，以600转/分钟的速度搅拌2小时后加入30ml的Span 80，继续搅拌4小时，然后加入10ml15％的丁二醛水溶液，搅拌30分钟使之分散均匀，停止搅拌，将装有此混合液的烧杯置于60℃的水浴中处理2小时，随后将其取出，在搅拌下加入20ml10％NaOH水溶液，搅拌30分钟后再次放入水浴中交联，24小时后取出。过滤掉油性液体后再用氯仿清洗三次，再次过滤后用酒精抽提48小时，然后在烘箱中于60℃下烘干，得到组成纯壳聚糖的球形微支架材料。微支架颜色呈褐色，经光学显微镜和电子扫描显微镜观察以及粒度分析仪测量，所获得的微支架材料球形良好，球径主要分布在50～180μm范围内，平均球径为110μm。将2g获得的微支架材料放入旋转生物反应器中，在密度为1×106的骨髓基质细胞悬液中进行培养，2周后观察发现微支架表面有大量细胞黏附生长。
实施例3
壳聚糖/β-TCP复合微支架材料，质量组成为：50％壳聚糖+50％β-TCP。将2g的壳聚糖粉在转速为500转/分钟的搅拌下溶于60ml2％的乙酸水溶液中，30分钟后形成透明均一的溶液；称量2gβ-TCP粉，在同样的搅拌速度下分散于壳聚糖溶液中，然后加入4ml1.5％的戊二醛溶液，搅拌8分钟后，将此溶液倾倒于150ml的食用油中，以500转/分钟的速度搅拌1小时后加入10ml的Span 80，继续搅拌3小时，然后加入6ml30％的戊二醛水溶液，搅拌30分钟使之分散均匀，停止搅拌，将装有此混合液的烧杯置于45℃的水浴中处理1小时，随后将其取出，在搅拌下加入20ml15％NaOH水溶液，搅拌30分钟后再次放入水浴中交联，10小时后取出。过滤掉油性液体后用氯仿清洗三次，再次过滤后用酒精抽提48小时，然后在烘箱中于60℃下烘干，得到壳聚糖/β-TCP复合微支架材料。再经过40目筛子和100目筛子的筛分后，获得分布更为集中的微支架材料。观察发现，所获得微支架颜色呈黄褐色，经光学显微镜和电子扫描显微镜观察以及粒度分析仪测量，所获得的微支架材料球形良好，球径主要分布在100～350μm范围内，平均球径为189μm。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。
实施例4
壳聚糖/β-TCP复合微支架材料，质量组成为：20％壳聚糖+80％β-TCP。将2g的壳聚糖粉在转速为400转/分钟的搅拌下溶于70ml2％的乙酸水溶液中，30分钟后形成透明均一的溶液；称量8gβ-TCP粉，在同样的搅拌速度下分散于壳聚糖溶液中，然后加入6ml1.5％的乙二醛溶液，搅拌10分钟后，将此溶液倾倒于200ml的液体石蜡中，以600转/分钟的速度搅拌2小时后加入10ml的Span 80，继续搅拌3小时，然后加入8ml25％的乙二醛水溶液，搅拌30分钟使之分散均匀，停止搅拌，将装有此混合液的烧杯置于50℃的水浴中处理1小时，随后将其取出，在搅拌下加入25ml10％NaOH水溶液，搅拌30分钟后再次放入水浴中交联，10小时后取出。过滤掉油性液体后用氯仿清洗三次，再次过滤后用酒精抽提24小时，然后在烘箱中于60℃下烘干，得到壳聚糖/β-TCP复合微支架材料。再经过40目筛子和100目筛子的筛分后，获得分布更为集中的微支架材料。观察发现，所获得微支架颜色呈浅褐色，经光学显微镜和电子扫描显微镜观察以及粒度分析仪测量，所获得的微支架材料球形良好，球径主要分布在160～400μm范围内，平均球径为210μm。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。
实施例5
壳聚糖/β-TCP复合微支架材料，质量组成为：14％壳聚糖+86％β-TCP。将2g的壳聚糖粉在转速为400转/分钟的搅拌下溶于70ml2％的乙酸水溶液中，30分钟后形成透明均一的溶液；称量12gβ-TCP粉，在同样的搅拌速度下分散于壳聚糖溶液中，然后加入10ml1.0％的戊二醛溶液，搅拌10分钟后，将此溶液倾倒于200ml的液体石蜡中，以700转/分钟的速度搅拌2小时后加入15ml的Span 80，继续搅拌5小时，然后加入12ml25％的戊二醛水溶液，搅拌30分钟使之分散均匀，停止搅拌，将装有此混合液的烧杯置于50℃的水浴中处理1小时，随后将其取出，在搅拌下加入30ml10％NaOH水溶液，搅拌30分钟后再次放入水浴中交联，10小时后取出。过滤掉油性液体后用氯仿清洗三次，再次过滤后用酒精抽提12小时，然后在烘箱中于60℃下烘干，得到壳聚糖/β-TCP复合微支架材料。再经过40目筛子和100目筛子的筛分后，获得分布更为集中的微支架材料。观察发现，所获得微支架颜色接近白色，经光学显微镜和电子扫描显微镜观察以及粒度分析仪测量，所获得的微支架材料球形良好，球径主要分布在200～400μm范围内，平均球径为345μm。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。
实施例6
β-TCP无机微支架材料。将实施例5中获得的壳聚糖/β-TCP复合微球放入烧结炉中，在空气气氛下先以3℃/分钟的升温速率缓慢升温至600℃，保温4小时进行脱脂处理；然后继续以5℃/分钟的升温速率升至1250℃，保温3小时进行烧结，保温结束后自然冷却至室温。得到的多孔β-TCP无机微支架材料依然保持球形，存在少量破碎现象，球径主要分布在130～330μm范围内，平均球径为162μm，XRD结果证明材料中仅存在β-TCP相，经电子扫描显微镜观察微支架表面和内部均为多孔结构，其中内部的孔隙率大于外表面孔隙率，压汞仪测试所制备的微支架材料孔隙率为58.8％，比表面积为0.9m2/g，表观密度为1.80g/cm3。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。将细胞培养后的微支架材料植入新西兰白兔体内股缺损处，4周后取出观察发现微球周围有骨组织生成，表明所制备的微支架材料具有较强的成骨能力。
实施例7
β-TCP无机微支架材料。将实施例6中获得的壳聚糖/β-TCP复合微球放入烧结炉中，在空气气氛下先以5℃/分钟的升温速率缓慢升温至600℃，保温2小时进行脱脂处理；然后继续以15℃/分钟的升温速率升至1150℃，保温2小时进行烧结，保温结束后自然冷却至室温。得到的多孔β-TCP无机微支架材料形状仍然保持球形，几乎无破碎现象，球径主要分布在160～330μm范围内，平均球径为260μm，XRD结果证明材料中仅存在β-TCP相，经电子扫描显微镜观察微支架表面和内部均为多孔结构，其中内部的孔隙率大于外表面孔隙率，压汞仪测试其平均孔隙率为48.0％，比表面积为0.2m2/g，表观密度为2.45g/cm3。细胞培养实验表明获得的壳聚糖微支架材料具有良好的细胞相容性，成骨细胞可在其表面黏附、生长和增殖。
Claims (5)
1、一种将球径范围为50～400μm的微球作为骨组织工程微支架的用途；该微支架材料选用壳聚糖或β-磷酸三钙之中的一种，或两种，各成分所占质量百分比为：
壳聚糖：磷酸三钙＝0％：100％，
或壳聚糖：磷酸三钙＝(14～100％)：(86～0％)。
2、一种制备用于骨组织工程的微支架的方法，其特征在于：选用壳聚糖作微支架材料，该微支架的球径范围为50～400μm，该方法包括以下步骤：
(1)将壳聚糖粉溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所述乙酸水溶液体积(ml):壳聚糖质量(g)＝(25～50):1；
(2)在步骤(1)获得的溶液中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂水溶液的体积(ml):壳聚糖质量(g)＝(2～5):1；
(3)将步骤(2)获得的溶液倾倒于体积为步骤(1)所述乙酸水溶液体积的1.5～3倍的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(4)在步骤(3)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(5)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖微支架。
3、一种制备用于骨组织工程的微支架的方法，其特征在于：选用壳聚糖和β--磷酸三钙作微支架材料，该微支架的球径范围为50～400μm，该方法包括以下步骤：
(1)按壳聚糖：β-磷酸三钙＝(14～100％)：(86～0％)质量分数称量适量的壳聚糖粉，并将其溶于浓度为1～3％的乙酸水溶液中，所用乙酸水溶液体积(ml):壳聚糖质量(g)＝(25～50):1；
(2)按上述质量分数称相应量的β-磷酸三钙粉，然后将其加入步骤(1)中获得的溶液中，并形成均匀的浆料；
(3)在步骤(2)获得的浆料中加入浓度为0.5～4％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌8～10分钟，交联剂水溶液的体积(ml):壳聚糖质量(g)＝(2～5):1；
(4)将步骤(3)获得的浆料倾倒于1.5～3倍浆料体积的非挥发性油性液体分散介质中，以300～700转/分钟的速度搅拌1～2小时后，加入1/15倍分散介质体积的司班-80，继续以相同的速度搅拌2～5小时，形成乳液；
(5)在步骤(4)中获得的乳液中加入浓度为15～30％的二醛类有机试剂的交联剂水溶液，搅拌均匀后置于40～60℃的水浴中，0.5～2小时后取出并加入浓度为10～20％的NaOH溶液，搅拌0.5～1小时后再次放入水浴中处理5～24小时，进行交联；
(6)经氯仿清洗、过滤、乙醇抽提、干燥后得到球形壳聚糖和β-磷酸三钙复合微支架。
(7)将步骤(6)得到的微球在空气气氛下，先以<5℃/分钟的速度慢速升温至600℃，保温(2～4)小时进行脱脂处理，待壳聚糖有机物完全排尽后，以5～20℃/分钟的速率继续升温，至1150～1250℃，保温时间为1～3小时进行烧结，然后自然冷却至室温，得到β-磷酸三钙微支架。
4、根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述二醛类有机试剂选用戊二醛、丁二醛或乙二醛之一种。
5、根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述非挥发性油性液体选用液体石蜡或食用油之一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101134649A CN100464790C (zh) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | 用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101134649A CN100464790C (zh) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | 用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1931378A CN1931378A (zh) | 2007-03-21 |
| CN100464790C true CN100464790C (zh) | 2009-03-04 |
Family
ID=37877501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006101134649A Expired - Fee Related CN100464790C (zh) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | 用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100464790C (zh) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101401962B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-02-27 | 东南大学 | 明胶球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401963B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-07-03 | 东南大学 | 明胶-β-磷酸三钙复合球形颗粒及其制备方法和装置 |
| CN101401970B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-04-03 | 东南大学 | 胶原-羟基磷灰石复合球形颗粒的制备方法 |
| CN101401968B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-10-24 | 东南大学 | 胶原-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的制备方法 |
| CN101401957B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-02-27 | 东南大学 | 壳聚糖-β-磷酸三钙复合球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401956B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-11-28 | 东南大学 | 壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401967B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-10-24 | 东南大学 | 胶原-β-磷酸三钙复合球形颗粒的制备方法 |
| CN101401959B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-10-24 | 东南大学 | 明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的制备方法 |
| CN101401971B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-11-28 | 东南大学 | 胶原球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401969B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-10-24 | 东南大学 | 胶原-壳聚糖-羟基磷灰石球形多孔颗粒材料的制备方法 |
| CN101401960B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-04-03 | 东南大学 | 明胶-羟基磷灰石复合球形颗粒的制备方法 |
| CN101401953B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-02-27 | 东南大学 | 磷酸盐生物陶瓷微球及其制备方法和装置 |
| CN101401972B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-01-02 | 东南大学 | 胶原-壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401961B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-10-24 | 东南大学 | 明胶-壳聚糖-羟基磷灰石球形多孔颗粒材料的制备方法 |
| CN101401954B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-01-02 | 东南大学 | 可降解合成聚合物球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN101401958B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-08-07 | 东南大学 | 壳聚糖-羟基磷灰石复合球形颗粒及其制备方法和装置 |
| CN101439202B (zh) * | 2008-11-07 | 2012-11-28 | 东南大学 | 明胶-壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置 |
| CN108926745B (zh) * | 2018-08-01 | 2019-09-27 | 北京大学 | 一种纳米多孔微支架的制备方法及其复合体系 |
| CN108853585B (zh) * | 2018-08-01 | 2019-09-27 | 北京大学 | 多孔微支架制作方法及在组织再生修复中的应用 |
| CN109010925A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-18 | 王翀 | 一种光热化疗骨修复材料及组织工程支架的制备方法 |
| CN110368528B (zh) * | 2019-06-12 | 2021-01-29 | 北京大学口腔医学院 | 一种可注射多孔微芯片及其多级分时递送载体的制备方法 |
| CN113336977A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-09-03 | 武汉大学 | 一种壳聚糖纳米纤维微球及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004081739A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Mitsuru Akashi | ハイドロキシアパタイト−ポリマー複合材料の止血用組成物 |
| CN1586704A (zh) * | 2004-07-15 | 2005-03-02 | 浙江大学 | 一种制备聚乳酸多孔微球的方法 |
| EP1712343A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-18 | Stichting Dutch Polymer Institute | Method of producing a composite article by Solid Freefrom manufacturing |
-
2006
- 2006-09-29 CN CNB2006101134649A patent/CN100464790C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004081739A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Mitsuru Akashi | ハイドロキシアパタイト−ポリマー複合材料の止血用組成物 |
| CN1586704A (zh) * | 2004-07-15 | 2005-03-02 | 浙江大学 | 一种制备聚乳酸多孔微球的方法 |
| EP1712343A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-18 | Stichting Dutch Polymer Institute | Method of producing a composite article by Solid Freefrom manufacturing |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Tissue engineered microsphere-based matricesforbonerepair:design and evalution. Mark Borden,Mohamed Attawia,Yusuf Khan,CatoT.Laurencin.Biomaterials,Vol.23 No.2. 2002 |
| Tissue engineered microsphere-based matricesforbonerepair:design and evalution. Mark Borden,Mohamed Attawia,Yusuf Khan,CatoT.Laurencin.Biomaterials,Vol.23 No.2. 2002 * |
| 组织工程用高度多孔生物可降解支架的制备. 罗丙红，卢泽俭.国外医学生物医学工程分册，第24卷第4期. 2001 |
| 组织工程用高度多孔生物可降解支架的制备. 罗丙红，卢泽俭.国外医学生物医学工程分册，第24卷第4期. 2001 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1931378A (zh) | 2007-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100464790C (zh) | 用于骨组织工程的微支架的制备方法和应用 | |
| CN111097068B (zh) | 一种仿生的羟基磷灰石粉体/明胶/海藻酸钠复合3d打印支架及其制备方法 | |
| CN108283729B (zh) | 具有可控镁离子释放行为的可注射骨修复材料及其制备方法 | |
| CN101791437B (zh) | 一种聚合物/无机粒子复合骨修复多孔支架的制备方法 | |
| WO2011104131A1 (en) | Cell cultivation in chitosan alginate hydrogel beads. | |
| CN114452439B (zh) | 一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法 | |
| CN108310470A (zh) | 一种缓控释氧微球及其制备方法和用途 | |
| Li et al. | Structure design and fabrication of porous hydroxyapatite microspheres for cell delivery | |
| CN111249524B (zh) | 用于骨组织再生的高孔隙率聚己内酯多孔微球支架及其制备方法 | |
| CN112336920A (zh) | 一种多细胞生物复合支架及其制备方法和应用 | |
| AU2006252124A1 (en) | Seeding cells on porous supports | |
| CN102399370B (zh) | 一种壳聚糖聚合物及其制备方法 | |
| CN109432494A (zh) | 一种表面具有特殊拓扑形貌的peek微球及其制备方法和应用 | |
| CN113332490A (zh) | 一种骨修复支架及其制备方法 | |
| CN110639058B (zh) | 用于骨组织工程针状ha/pblg多孔复合微载体材料及其制备方法 | |
| CN102327643B (zh) | 一种用于骨组织再生的生物支架 | |
| CN104189954B (zh) | 一种原位固化组织工程支架及其制备方法 | |
| CN116284974A (zh) | 一种用于3d细胞培养的大孔水凝胶微球及其制备方法 | |
| Su et al. | A novel shell-structure cell microcarrier (SSCM) for cell transplantation and bone regeneration medicine | |
| CN110624129B (zh) | 一种耐溶蚀的骨诱导性丝素蛋白/羟基磷灰石/氧化镁凝胶海绵及制备方法 | |
| CN101322854A (zh) | 壳聚糖含钙胶体支架材料 | |
| CN108904890B (zh) | 动态静电沉积复配天然材料仿生多孔微载体及制备方法 | |
| CN113440648A (zh) | 一种bbg/pcl复合多孔骨支架及其制备方法 | |
| Tian et al. | Preparation and performance study of in situ mineralized bone tissue engineering scaffolds | |
| CN110387060A (zh) | 一种用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090304 Termination date: 20170929 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |