CN102028967B - 一种内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法，通过制备模板，配制高分子溶液，浇铸和剥离以及排列键合等步骤，结合热流体回流和等离子诱导耦合技术，制得内壁具有纳米结构的微管道支架，具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物吸收性，结构新颖独特，利于细胞的生长和铺展，能提高支架在活体内的功能，维持细胞的正常新陈代谢，在营养物质的传输、代谢产物的交换、活性物质培养的基板、封闭空间的支架材料以及组织工程支架材料等领域有广泛的应用前景。

Description

一种内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法

技术领域

本发明涉及微管道支架的制备方法，更具体地，是一种内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，细胞外支架工程化、细胞学以及生物活性物质等学科的交叉引导了人们在实验室里进行人工培养组织，在此过程中细胞经常被培养在具有三维组织可降解支架上面，以形成三维组织结构，这些支架有很多种用途，例如作为细胞粘附和转移的基板、营养物质交换、固定或者保留细胞和生物活性因子。然而，一直以来组织工程支架都面临一个挑战，它不能像真正的微血管一样实现营养物质和代谢产物的交换，使得培养细胞不能正常获得足够的营养物质和氧气以发挥正常功能。对于这个问题的一个可行的解决方案是提供一个人工微管道系统来支持正常的新陈代谢。

既然微血管支架的最终目的是置入活性体内，考虑重点就落在材料的生物可降解性和生物相容性。现在已经有很多研发出来的材料符合组织工程支架的要求并已经商业化生产，其中，聚乙丙交酯由于其优异的生物可降解性和生物相容性，是其中最成功应用的材料之一。具有纳米图案的聚乙丙交酯在组织工程中具有很多的潜能，很多富有前景的具有纳米结构的聚乙丙交酯生物材料已经被研发出来用于组织工程领域。例如，有研究结果已经证明强氧化钠处理的聚乙丙交酯支架比未处理的更能增强软骨细胞的功能。还有报道指出具有纳米圆形形貌的聚乙丙交酯可以促进细胞铺展和粘附。另外还有研究发现聚乙丙交酯和聚乙丙交酯/壳聚糖支架有利于人体成纤细胞的正常生长。然而，现有的具有纳米结构的聚乙丙交酯支架材料局限于应用在开放空间的支架，制造封闭型支架(例如微血管支架)和内壁上具有纳米结构的微管道依然具有挑战性。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构新颖、生物相容性好的内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法。

本发明是通过如下技术手段实现的：针对聚乳酸-乙醇酸共聚物和聚乙丙交酯等高分子具有良好的生物相容性以及生物可降解性能的特点，通过将所述高分子制成溶液，浇铸到预先制备好的模板上，通过等离子诱导耦合处理使其键合后，得到内壁具有纳米结构的微管道支架，具有结构新颖、生物相容性以及生物可降解性好的特点。

本发明的制备内壁具有纳米结构的微管道支架的方法，包括如下步骤：

(1)制备模板：选取150～200μm厚、纯度大于99.999％的铝箔，依次用乙醇、丙酮和去离子水清洗；将高氯酸与乙醇以0.5∶5～2∶5的体积比混合，得到电解液，其中，高氯酸的质量纯度为40～70％，乙醇的质量纯度为99％以上；将清洗过的铝箔放入电解液中，在15～30V的电压下电解抛光1～5分钟，其中，所述抛光包括先在200～400r/min的转速下抛光8～20秒，然后在500～750r/min的转速下抛光15～30秒，得到电解抛光层，然后在所述电解抛光层上喷涂40～80μm的阴极膜光阻材料，在紫外灯下照射5～30分钟；将微管道支架形貌转移到所述阴极膜光阻材料上，在110～150℃下的电解液中回流15～30分钟得到半圆形结构的微管道网，然后在半圆形微管道网上依次喷涂15～45nm厚的钛膜和6～25μm厚的铝膜，再以铝箔为阳极，在-5～5℃、70～110V的电压下，于0.25～0.4mol/L的草酸溶液中酸解1.5～2.5小时，得到模板；

(2)配制高分子溶液：将重均分子量为20万～100万的聚乳酸-乙醇酸共聚物或链段比为L∶G＝90∶10～40∶60的聚乙丙交酯溶解到3～5倍体积的溶剂中，在50～70℃下搅拌50～80分钟，再在超声振荡器上振荡10～30分钟，得到高分子溶液，其中，所述溶剂选自丙酮、乙醇或N，N-二甲基甲酰胺；

(3)浇铸并剥离：将所述模板放在高分子微管道中，再将所述高分子溶液从管道上端灌入后于室温下放置24～48小时，直到高分子溶液固化，然后将所述管道放入冷水中1～5分钟，再将高分子微管道以及模板剥离，得到微管道支架；

(4)排列键合：将上述微管道支架浸泡在有机溶剂中，超声清洗3分钟，用去离子水冲洗后再用等离子诱导耦合处理，然后小心排列使其相互接触直至相互键合，其中，等离子诱导耦合处理的参数如下：压强为(3.5～6)×10^-3torr，温度为130～160℃，氧气浓度为15～30sccm，功率为300～600W，操作时间为5～60s，得到内壁具有纳米结构的微管道支架。

优选地，利用本发明的方法制备的内壁具有纳米结构的微管道支架，直径为50～150μm，长度为700～1000μm。

按照本发明制备的内壁具有纳米结构的微管道支架，由于采用特定的高分子材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性以及生物可吸收性能；其内壁具有纳米微结构，结构新颖，利于细胞的生长和铺展，提高其在活体内的功能，维持细胞的正常新陈代谢；可用于营养物质的传输、代谢产物的交换、活性物质培养的基板、封闭空间的支架材料以及组织工程支架材料等，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

以下描述本发明的优选实施方式，但并非用以限定本发明。

实施例1：

按照如下方法制备内壁具有纳米结构的微管道支架：

(1)制备模板：选取175μm厚、纯度大于99.999％的铝箔，依次用乙醇、丙酮和去离子水清洗；将高氯酸与乙醇以1∶5的体积比混合，得到电解液，其中，高氯酸的质量纯度为60％，乙醇的质量纯度为99.8％；将清洗过的铝箔放入电解液中，在20V的电压下电解抛光2分钟，其中，所述抛光包括先在350r/min的转速下抛光10秒，然后在500r/min的转速下抛光25秒，得到电解抛光层，然后在所述电解抛光层上喷涂60μm的阴极膜光阻材料，在紫外灯下照射10分钟；将微管道支架形貌转移到所述阴极膜光阻材料上，在140℃下的电解液中回流20分钟得到半圆形结构的微管道网，然后在半圆形微管道网上依次喷涂30nm厚的钛膜和10～15μm厚的铝膜，再以铝箔为阳极，在0℃、90V的电压下，于0.3mol/L的草酸溶液中酸解2小时，得到模板；

(2)配制高分子溶液：将重均分子量为20万～100万的聚乳酸-乙醇酸共聚物或链段比为L∶G＝90∶10～40∶60的聚乙丙交酯溶解到3～5倍体积的溶剂中，在50～70℃下搅拌50～80分钟，再在超声振荡器上振荡10～30分钟，得到高分子溶液，其中，所述溶剂选自丙酮、乙醇或N，N-二甲基甲酰胺；

(3)浇铸并剥离：将所述模板放在高分子微管道中，再将所述高分子溶液从管道上端灌入后于室温下放置24小时，直到高分子溶液固化，然后将所述管道放入冷水中2分钟，再将高分子微管道以及模板剥离，得到微管道支架；

(4)排列键合：将上述微管道支架浸泡在有机溶剂中，超声清洗3分钟，用去离子水冲洗后再用等离子诱导耦合处理，然后小心排列使其相互接触直至相互键合，其中，等离子诱导耦合处理的参数如下：压强为5×10^-3torr，温度为150℃，氧气浓度为20sccm，功率为500W，操作时间为60s，得到内壁具有纳米结构的微管道支架。

实践证明，本发明的内壁具有纳米结构的微管道支架，结构新颖，且具有良好的生物相容性、生物可降解性以及生物可吸收性，利于细胞的生长的铺展，提高其在或体内的功能，维持细胞的正常新陈代谢，应用前景广泛。

Claims (1)

1.一种内壁具有纳米结构的微管道支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备模板：选取150～200μm厚、纯度大于99.999％的铝箔，依次用乙醇、丙酮和去离子水清洗；将高氯酸与乙醇以0.5∶5～2∶5的体积比混合，得到电解液，其中，高氯酸的质量纯度为40～70％，乙醇的质量纯度为99％以上；将清洗过的铝箔放入电解液中，在15～30V的电压下电解抛光1～5分钟，其中，所述抛光包括先在200～400r／min的转速下抛光8～20秒，然后在500～750r／min的转速下抛光15～30秒，得到电解抛光层，然后在所述电解抛光层上喷涂40～80μm的阴极膜光阻材料，在紫外灯下照射5～30分钟；将微管道支架形貌转移到所述阴极膜光阻材料上，在110～150℃下的电解液中回流15～30分钟得到半圆形结构的微管道网，然后在半圆形微管道网上依次喷涂15～45nm厚的钛膜和6～25μm厚的铝膜，再以铝箔为阳极，在-5～5℃、70～110V的电压下，于0.25～0.4mol／L的草酸溶液中酸解1.5～2.5小时，得到模板；

(2)配制高分子溶液：将重均分子量为20万～100万的聚乳酸-乙醇酸共聚物或链段比为L∶G=90∶10～40∶60的聚乙丙交酯溶解到3～5倍体积的溶剂中，在50～70℃下搅拌50～80分钟，再在超声振荡器上振荡10～30分钟，得到高分子溶液，其中，所述溶剂选自丙酮、乙醇或N,N--二甲基甲酰胺；

(3)浇铸并剥离：将所述模板放在高分子微管道中，再将所述高分子溶液从管道上端灌入后于室温下放置24～48小时，直到高分子溶液固化，然后将所述管道放入冷水中1～5分钟，再将高分子微管道以及模板剥离，得到微管道支架；

(4)排列键合：将上述微管道支架浸泡在有机溶剂中，超声清洗3分钟，用去离子水冲洗后再用等离子诱导耦合处理，然后小心排列使其相互接触直至相互键合，其中，等离子诱导耦合处理的参数如下：压强为(3.5～6)×10^-3torr，温度为130～160℃，氧气浓度为15～30sccm，功率为300～600W，操作时间为5～60s，得到内壁具有纳米结构的微管道支架。