CN102580168A - 壳聚糖多孔支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种壳聚糖多孔支架的制备方法，所述方法包括如下步骤：将含有醋酸铵的壳聚糖溶液进行缓慢冻干，使醋酸铵以晶体的形式析出，并均匀分布在冻干后的壳聚糖支架中；高温使醋酸铵分解产生氨气来制孔，最终得到一种壳聚糖多孔支架。本发明提出的壳聚糖多孔支架的制备方法，是在冷冻干燥的基础上，再选用酸性致孔剂醋酸铵，使其溶解在壳聚糖酸溶液中，形成均相溶液，进行缓慢冻干，同时由冰晶升华来制孔，再将冻干后的支架放入95℃的烘箱中干燥，使醋酸铵分解产生气体，气体在逸出时可以冲破支架形成通道及孔，不但可以提供支架的孔隙率，还可以增强支架中孔与孔之间的连通性。本发明方法操作简单，工艺简捷，实验的可重复率高。
Description
技术领域
本发明属于多孔材料制备技术领域，涉及一种壳聚糖多孔支架，尤其涉及一种壳聚糖多孔支架的制备方法。
背景技术
天然高分子材料是人类最早使用的医用材料，具有良好的生物相容性，几乎都可降解且降解产物无毒。组织工程支架材料中，典型的天然高分子材料有胶原蛋白、壳聚糖以及明胶、海藻酸钠等。
壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，近年来在细胞培养和细胞产物研究领域，壳聚糖支架材料的研究非常广泛。然而，其制备方法往往仅限于常用的冷冻干燥法。传统的冷冻干燥法制备出的壳聚糖支架在可塑性能、微观结构及孔与孔之间的连通性均难以满足细胞培养和细胞产物研究领域的要求。
因此本领域迫切需要提供一种微观结构均匀、易成型、孔与孔之间连通性较好的多孔壳聚糖支架材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种壳聚糖多孔支架的制备方法，可克服冷冻干燥制备组织工程多孔支架时孔与孔之间连通性差的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种壳聚糖多孔支架的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将含有醋酸铵的壳聚糖溶液进行缓慢冻干，使醋酸铵以晶体的形式析出，并均匀分布在冻干后的壳聚糖支架中；
高温使醋酸铵分解产生氨气来制孔，最终的得到一种壳聚糖多孔支架。
作为本发明的一种优选方案，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：溶液的配制步骤；
配制溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液：先量取设定醋酸加入容量瓶中定容，制得醋酸溶液；称取设定的醋酸铵加入上述醋酸溶液中，再称取设定的壳聚糖，加入溶有醋酸铵的醋酸溶液中；
配制体积比为1％的戊二醛溶液：量取设定的纯戊二醛并加蒸馏水定容，以设定温度保存备用；
步骤S2：冷冻干燥步骤；
称取设定步骤S1中所得的戊二醛溶液，并加入步骤S1中的溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液中，搅拌设定时间后，将搅拌后的溶液涂抹到模具上，静置过夜；
然后将搅拌后的溶液到入模具中进行冻干；冻干过程控制预冻温度为t1，预冻设定时间；一次干燥的隔板温度为t2，一次干燥时间大于1h；其中，t1＜t2＜-10℃；
步骤S3：高温干燥步骤；
将步骤S2中冷冻干燥后支架放入烘箱中干燥，即可得到多孔的壳聚糖支架。
作为本发明的一种优选方案，壳聚糖脱乙酰度为80-91％。
作为本发明的一种优选方案，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：溶液的配制步骤；
配制溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液：先量取1ml醋酸加入100ml的容量瓶中定容，制得体积比为1％的醋酸溶液；称取0.15g的醋酸铵加入上述醋酸溶液中，再称取3g壳聚糖，加入溶有醋酸铵的醋酸溶液中；所用的壳聚糖脱乙酰度为80-91％；
配制体积比为1％的戊二醛溶液：量取1ml纯戊二醛并加蒸馏水定容至100ml，4℃保存备用；
步骤S2：冷冻干燥步骤；
称取0.2ml步骤S1中所得的戊二醛溶液，并加入步骤S1中的溶有一定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液中，搅拌15min后，将搅拌后的溶液涂抹到模具上，静置过夜；
然后将搅拌后的溶液到入模具中进行冻干；冻干过程控制预冻温度为-80℃，预冻时间为30min；一次干燥的隔板温度为-25℃，时间为18h；
步骤S3：高温干燥步骤；
将步骤S2中冷冻干燥后支架放入95℃的烘箱中干燥40min，即可得到多孔的壳聚糖支架。
通过上述方法所得的壳聚糖多孔支架的孔径为30-60μm，孔隙率为90％，且孔与孔之间的连通性好。上述的多孔的壳聚糖支架的制备过程中可以通过调整醋酸铵的浓度和壳聚糖溶液的浓度，从而调整所得的多孔的壳聚糖支架的孔隙率、孔隙结构和支架的连通性；醋酸铵的浓度会影响其分解时产生气体的量，一般醋酸铵的浓度越高，产生的氨气越多，孔隙率就越高，但是过多的气体含量，会造成支架的机械强度降低，因而本发明中0.15g醋酸钠的含量为最佳。在进行冻干时是以水做致孔剂的，因而壳聚糖溶液的浓度会影响支架中水的相对含量，一般是水的相对含量越高，制得的孔就越多，但水的相对含量越高，则壳聚糖的相对含量就越低，这会使支架的机械强度降低，因而本发明以3g壳聚糖的含量最佳。
上述制备方法制得的壳聚糖多孔支架可用于细胞培养或细胞产物的研究。
本发明的有益效果在于：本发明提出的壳聚糖多孔支架的制备方法，在冷冻干燥的基础上，再选用酸性致孔剂醋酸铵，使其溶解在壳聚糖酸溶液中，形成均相溶液，进行缓慢冻干，同时由冰晶升华来制孔，再将冻干后的支架放入95℃的烘箱中干燥，使醋酸铵分解产生气体，气体在逸出时可以冲破支架形成通道及孔，不但可以提供支架的孔隙率，还可以增强支架中孔与孔之间的连通性。
利用本发明方法所得的支架孔隙率高，孔与孔之间的联通性好，并可用于细胞培养或细胞产物的研究。本发明方法操作简单，工艺简捷，实验的可重复率高。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明壳聚糖多孔支架的扫描电镜图片。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
本发明揭示了一种壳聚糖多孔支架的制备方法，所述方法包括如下步骤：将含有醋酸铵的壳聚糖溶液进行缓慢冻干，使醋酸铵以晶体的形式析出，并均匀分布在冻干后的壳聚糖支架中；高温使醋酸铵分解产生氨气来制孔，最终的得到一种壳聚糖多孔支架。
请参阅图1，本发明方法具体包括如下步骤：
(1)溶液的配制
配制溶有0.15g醋酸铵的壳聚糖酸溶液：
先量取1ml醋酸加入100ml的容量瓶中定容，制得1％(V/V，体积比)醋酸溶液；称取0.15g的醋酸铵加入1％(V/V)醋酸溶液中，再称取3g壳聚糖，加入溶有醋酸铵的1％(V/V)醋酸溶液中即可。
本发明中醋酸铵的浓度会影响其分解时产生气体的量，一般醋酸铵的浓度越高，产生的氨气越多，孔隙率就越高，但是过多的气体含量，会造成支架的机械强度降低，因而本发明中0.15g醋酸钠的含量为最佳。在进行冻干时是以水做致孔剂的，因而壳聚糖溶液的浓度会影响支架中水的相对含量，一般是水的相对含量越高，制得的孔就越多，但水的相对含量越高，则壳聚糖的相对含量就越低，这会使支架的机械强度降低，因而本发明以3g壳聚糖的含量最佳。当然，称取的醋酸铵与壳聚糖的质量比可以为其他数值，如在1∶10至1∶50之间(1∶20为最佳)。
1％(v/v)戊二醛溶液的配制：
量取1ml纯戊二醛并加蒸馏水定容至100ml，4℃保存备用。
(2)、冷冻干燥
称取0.2ml步骤(1)中所得的1％(v/v)戊二醛溶液，并加入步骤(1)中的溶有0.15g醋酸铵的壳聚糖酸溶液中，搅拌15min后，将搅拌后的溶液涂抹到模具上，静置过夜；
然后将搅拌后的溶液倒入模具中进行冷冻干燥；
具体参数设定为预冻温度为-80℃，预冻时间为30min；一次干燥的隔板温度为-25℃，时间为18h。
(3)、高温干燥
将步骤(2)中冷冻干燥后支架放入95℃的烘箱中干燥40min进行制孔，即可得到多孔的壳聚糖支架。
上述所得的多孔的壳聚糖支架经扫描电镜进行扫描，结果见图2，从图2中可以看出支架的表面有许多孔，且孔径为30-60μm，孔与孔之间的连通性较好，测得的支架的孔隙率高达90％，孔隙率的测定是通过液体置换的方法获得。
上述实施例中所用的所有试剂均为医药纯，均来自上海国药集团。本发明所用的冻干机，型号为ES，仪器名字为AdVantage PLUS冷冻型干燥机，生产厂家为美国Virtis公司。本发明所用的扫描电镜为Quanta x50系列扫描电子显微镜(美国FEI公司)。
综上所述，利用本发明方法所得的支架孔隙率高，孔与孔之间的联通性好，并可用于细胞培养或细胞产物的研究。本发明方法操作简单，工艺简捷，实验的可重复率高。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (4)
1.一种壳聚糖多孔支架的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将含有醋酸铵的壳聚糖溶液进行缓慢冻干，使醋酸铵以晶体的形式析出，并均匀分布在冻干后的壳聚糖支架中；
高温使醋酸铵分解产生氨气来制孔，最终的得到一种壳聚糖多孔支架。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖多孔支架的制备方法，其特征在于：
所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：溶液的配制步骤；
配制溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液：先量取设定醋酸加入容量瓶中定容，制得醋酸溶液；称取设定的醋酸铵加入上述醋酸溶液中，再称取设定的壳聚糖，加入溶有醋酸铵的醋酸溶液中；
配制体积比为1％的戊二醛溶液：量取设定的纯戊二醛并加蒸馏水定容，以设定温度保存备用；
步骤S2：冷冻干燥步骤；
称取设定步骤S1中所得的戊二醛溶液，并加入步骤S1中的溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液中，搅拌设定时间后，将搅拌后的溶液涂抹到模具上，静置过夜；
然后将搅拌后的溶液到入模具中进行冻干；冻干过程控制预冻温度为t1，预冻设定时间；一次干燥的隔板温度为t2，一次干燥时间大于1h；其中，t1＜t2＜-10℃；
步骤S3：高温干燥步骤；
将步骤S2中冷冻干燥后支架放入烘箱中干燥，即可得到多孔的壳聚糖支架。
3.根据权利要求2所述的壳聚糖多孔支架的制备方法，其特征在于：
壳聚糖脱乙酰度为80-91％。
4.根据权利要求1所述的壳聚糖多孔支架的制备方法，其特征在于：
所述方法具体包括如下步骤：
步骤S1：溶液的配制步骤；
配制溶有设定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液：先量取1ml醋酸加入100ml的容量瓶中定容，制得体积比为1％的醋酸溶液；称取0.15g的醋酸铵加入上述醋酸溶液中，再称取3g壳聚糖，加入溶有醋酸铵的醋酸溶液中；所用的壳聚糖脱乙酰度为80-91％；
配制体积比为1％的戊二醛溶液：量取1ml纯戊二醛并加蒸馏水定容至100ml，4℃保存备用；
步骤S2：冷冻干燥步骤；
称取0.2ml步骤S1中所得的戊二醛溶液，并加入步骤S1中的溶有一定量醋酸铵的壳聚糖酸溶液中，搅拌15min后，将搅拌后的溶液涂抹到模具上，静置过夜；
然后将搅拌后的溶液到入模具中进行冻干；冻干过程控制预冻温度为-80℃，预冻时间为30min；一次干燥的隔板温度为-25℃，时间为18h；
步骤S3：高温干燥步骤；
将步骤S2中冷冻干燥后支架放入95℃的烘箱中干燥40min，即可得到多孔的壳聚糖支架。
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|---|---|---|---|---|
| CN111375067A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-07 | 四川大学 | 一种壳聚糖支架及其制备方法和应用 |
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|---|---|---|---|---|
| EP2394670A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-14 | Université de Liège | Chitosan-based biomimetic scaffolds and methods for preparing the same |
| CN102329728A (zh) * | 2011-10-11 | 2012-01-25 | 上海理工大学 | 一种壳聚糖/rgd三维多孔微载体及其制备方法和应用 |
| CN102585276A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-18 | 上海理工大学 | 一种壳聚糖多孔支架的制备方法 |
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