CN101716372A - 一种定向可溶性纤维致孔制备组织工程支架的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组织工程支架的制备方法，包括：a)将蔗糖制成蔗糖纤维；b)将生物可降解高分子聚合物溶于溶剂中；c)将蔗糖纤维铺于模具内，向其中加入上步制得的聚合物溶液；d)使c)制备的复合物溶液中的溶剂蒸发，得到聚合物与蔗糖纤维复合物；e)将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中，析出蔗糖。还提供了使用该制备方法制备的组织工程支架。该组织工程支架的制备方法，将蔗糖纤维作为致孔剂，引入纤维致孔法，制得的组织工程支架具有定向排列、贯通互连的纤维状多孔结构，闭孔率低、孔隙率高。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料领域，具体涉及一种组织工程支架及其制备方法。
背景技术
组织工程支架能够较好的模拟细胞外基质，为细胞提供营养物质和代谢产物交换的三维空间，而且还起到模板作用，有利于细胞的粘附、增殖及分化，引导组织再生和控制组织结构，而被广泛用于皮肤、血管、骨、软骨、心脏等组织工程研究。
用于组织工程研究的支架必须具备一定的特性，如优良的机械性能以承载力学负荷，良好的生物相容性使细胞能顺利地粘附生长，适当的孔径及高的孔隙率和高度的相互连通的结构以使细胞能够顺利进入支架和营养物质与代谢产物的交换，利于大量细胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内长入。细胞在满足这些条件的多孔组织支架上生长，形成的组织才能更接近于天然组织。
目前多采用填入致孔剂的方法制备组织工程多孔支架，一般采用一定粒径大小的NaCl颗粒与聚合物材料一起成型，然后在去离子水中洗去NaCl颗粒得到多孔的结构。但这种方法得到的支架闭孔率较高，孔间的联系差，NaCl颗粒也不易去除干净。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种组织工程支架及其制备方法，该组织工程支架具有定向、贯通互联的纤维状多孔结构，孔隙率高。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种制备组织工程支架的方法，包括：
a)将蔗糖制成蔗糖纤维；
b)将生物可降解高分子聚合物溶于溶剂中；
c)将蔗糖纤维铺于模具内，向其中加入步骤b)制得的聚合物溶液；
d)使c)制备的复合物溶液中的溶剂蒸发，得到聚合物与蔗糖纤维复合物；
e)将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中，析出蔗糖。
作为优选，所述步骤a)中将蔗糖制成蔗糖纤维利用的装置为旋碟纺丝装置。
作为优选，所述步骤b)中，生物可降解高分子聚合物与蔗糖纤维的重量比为1∶1～1∶8，聚合物溶液中生物可降解高分子聚合物占溶剂的重量体积比为1％～6％。
作为优选，所述聚合物溶液中还添加NaCl颗粒。
作为优选，所述NaCl颗粒占所述聚合物溶液的重量体积为1％～6％。
作为优选，所述NaCl颗粒的粒径为100μm～450μm。
作为优选，所述步骤b)中的生物可降解高分子聚合物为PLA、PLGA中的一种或两种。
作为优选，所述步骤b)中溶剂为氯仿、1，4-二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的一种或几种。
作为优选，所述步骤c)将蔗糖纤维铺于模具内的方式为将蔗糖纤维横向、纵向或横向与纵向交错排列。
作为优选，所述步骤d)中使c)制备的复合物溶液中的溶剂蒸发具体为自然蒸发。
作为优选，所述步骤e)中将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中具体为放于超纯水中。
一种根据所述方法制备的组织工程支架。
本发明提供的组织工程支架的制备方法，将蔗糖纤维作为致孔剂，引入纤维致孔法，制得的组织工程支架具有定向排列、贯通互连的纤维状多孔结构，闭孔率低、孔隙率高。
在一种优选的实施方式中，制备过程中还向聚合物溶液中添加NaCl颗粒，以蔗糖纤维和NaCl颗粒一起做为致孔剂，制得的组织工程支架的孔隙不仅定向排列，还贯通互联，孔隙率高，而且孔隙尺寸较大，有利于细胞进行营养物质与代谢产物的交换。
附图说明
图1为本发明提供的含6％PLA的组织工程支架的SEM图；
图2为本发明提供的含1％PLGA的组织工程支架的SEM图；
图3为本发明提供的制备时添加NaCl颗粒的含4％PLGA的组织工程支架中蔗糖纤维形成的孔隙的SEM图；
图4为本发明提供的制备时添加NaCl颗粒的含4％PLGA的组织工程支架中NaCl和蔗糖纤维形成的孔隙的SEM图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供的组织工程支架的制备方法为：
a)将蔗糖制成蔗糖纤维，可以使用旋碟纺丝装置纺制蔗糖纤维。
b)将生物可降解高分子聚合物溶于溶剂中制得聚合物溶液，其中生物可降解高分子聚合物与蔗糖纤维的重量比优选为1∶1～1∶8，在聚合物溶液中，生物可降解高分子聚合物占溶剂的重量体积比优选为1％～6％，重量体积比的单位为本领域所公知的(g/mL)×100％。
作为优选，还可以在聚合物溶液中添加NaCl颗粒，NaCl颗粒占所述聚合物溶液的重量体积比优选为1％～6％，NaCl颗粒的粒径优选为100μm～450μm。NaCl颗粒的粒径较大，可以造出较大的孔隙，便于细胞进行营养物质与代谢产物的交换。
生物可降解高分子聚合物是一种具有优良的使用性能，废弃后可被生物降解，最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解通常是指以化学方式进行的，即在微生物活性的作用下，酶进入聚合物的活性位置并渗透至聚合物的作用点后，使聚合物发生水解反应从而使聚合物断裂成稳定的小分子产物的过程。本发明使用PLA(聚乳酸)、PLGA(聚丙交酯-乙交酯)中的一种或两种。
PLA是一种优良生物相容性的生物降解聚合物，在体内代谢最终产物是CO2和H2O，中间产物乳酸也是体内正常糖代谢的产物，不会在重要器官聚集。而且PLA来源于可再生的玉米、小麦、甘蔗等天然农作物，是一种完全绿色的材料。
PLGA是由乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性，降解产物是乳酸和羟基乙酸，同时也是人代谢途径的副产物，因此无毒副作用，广泛应用于制药、医用工程材料领域。
溶剂可采用氯仿、1，4-二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的一种或几种。
c)将蔗糖纤维铺于模具内，蔗糖纤维的排列方式可以为横向、纵向或横向与纵向交错排列，然后将b)步骤中所得的聚合物溶液加入模具中，填充模具的空间。然后施加负压，使聚合物溶液浸透蔗糖纤维制得复合物溶液。
d)将c)所得的复合物溶液放置于通风橱中，使溶剂自然蒸发，干燥后得到聚合物与蔗糖纤维复合物。
e)将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中，优选为超纯水，将其中的蔗糖析出即得到一种具有定向排列、贯通互联的多孔结构的组织工程支架，若添加NaCl颗粒的同时将NaCl析出。
实施例1：
配制聚合物溶液，生物可降解高分子聚合物选用PLA，溶剂选用氯仿，PLA的重量占氯仿体积的6％。
将蔗糖制成蔗糖纤维后按照横向排列铺于模具中，PLA与蔗糖纤维的重量比为1∶1。施加负压，使聚合物溶液浸透蔗糖纤维制得复合物溶液。
将所得的复合物溶液放置于通风橱中，使溶剂自然蒸发，干燥后得到PLA与蔗糖纤维复合物。
将PLA与蔗糖纤维复合物放于超纯水中，将其中的蔗糖析出，得到组织工程支架。
实施例2：
配制聚合物溶液，生物可降解高分子聚合物选用PLGA，溶剂选用丙酮，PLGA的重量占丙酮体积的1％。
将蔗糖制成蔗糖纤维后按照纵向排列铺于模具中，PLGA与蔗糖纤维的重量比为1∶8。施加负压，使聚合物溶液浸透蔗糖纤维制得复合物溶液。
将所得的复合物溶液放置于通风橱中，使溶剂自然蒸发，干燥后得到PLGA与蔗糖纤维复合物。
将PLGA与蔗糖纤维复合物放于超纯水中，将其中的蔗糖析出，得到组织工程支架。
实施例3：
配制聚合物溶液，生物可降解高分子聚合物选用PLGA，溶剂选用四氢呋喃，PLGA的重量占四氢呋喃体积的4％，再向聚合物溶液中添加粒径为100μm～450μm的NaCl颗粒，NaCl颗粒的重量占聚合物溶液体积的1％。
将蔗糖制成蔗糖纤维后按照横向与纵向交错排列铺于模具中，PLGA与蔗糖纤维的重量比为1∶2。施加负压，使聚合物溶液浸透蔗糖纤维制得复合物溶液。
将所得的复合物溶液放置于通风橱中，使溶剂自然蒸发，干燥后得到PLGA与蔗糖纤维复合物。
将PLGA与蔗糖纤维复合物放于超纯水中，将其中的蔗糖析出，得到组织工程支架。
将各实施例所制得的组织工程支架分别进行扫描电镜分析，得到的SEM图，请参考图1、图2、图3、图4，图1为本发明提供的含6％PLA的组织工程支架的SEM图，图2为本发明提供的含1％PLGA的组织工程支架的SEM图，图3为本发明提供的制备时添加NaCl颗粒的含4％PLGA的组织工程支架中蔗糖纤维形成的孔隙的SEM图，图4为本发明提供的制备时添加NaCl颗粒的含4％PLGA的组织工程支架中NaCl和蔗糖纤维形成的孔隙的SEM图。
可以看到本发明提供的制备方法制备的组织工程支架中的孔隙定向排列且贯通互联。实施例1的组织工程支架的孔隙尺寸一般在50μm以下，孔隙率为92％。实施例2的组织工程支架的孔隙尺寸一般在50μm以下，孔隙率为93％。实施例3的组织工程支架在制备过程中由于添加了粒径较大的NaCl颗粒，因此得到的组织工程支架的孔隙最大能达到400μm左右，比实施例1和实施例2的组织工程支架的孔隙要大，孔隙率为93％，较大的孔隙更有利于细胞进行营养物质与代谢产物的交换。
以上对本发明所提供的一种组织工程支架及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (12)
1.一种组织工程支架的制备方法，其特征在于，包括：
a)将蔗糖制成蔗糖纤维；
b)将生物可降解高分子聚合物溶于溶剂中；
c)将蔗糖纤维铺于模具内，向其中加入步骤b)制得的聚合物溶液；
d)使c)制备的复合物溶液中的溶剂蒸发，得到聚合物与蔗糖纤维复合物；
e)将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中，析出蔗糖。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中将蔗糖制成蔗糖纤维所用的装置为旋碟纺丝装置。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中的生物可降解高分子聚合物与蔗糖纤维的重量比为1∶1～1∶8，聚合物溶液中生物可降解高分子聚合物占溶剂的重量体积比为1％～6％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液中还添加NaCl颗粒。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述NaCl颗粒占所述聚合物溶液的重量体积比为1％～6％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述NaCl颗粒的粒径为100μm～450μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中的生物可降解高分子聚合物为PLA、PLGA中的一种或两种。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中溶剂为氯仿、1，4-二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)将蔗糖纤维铺于模具内的方式为将蔗糖纤维横向、纵向或横向与纵向交错排列。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)中使c)制备的复合物溶液中的溶剂蒸发具体为自然蒸发。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤e)中将得到的聚合物与蔗糖纤维复合物放于水中具体为放于超纯水中。
12.一种根据权利要求1至11中任一项所述的制备方法制备的组织工程支架。
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