CN102698667B - 核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 - Google Patents
核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102698667B CN102698667B CN201210202659.6A CN201210202659A CN102698667B CN 102698667 B CN102698667 B CN 102698667B CN 201210202659 A CN201210202659 A CN 201210202659A CN 102698667 B CN102698667 B CN 102698667B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porogen
- pore
- foaming agent
- core
- calcium
- 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
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title abstract description 23
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 title description 78
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 title description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000003361 porogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 15
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 11
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920001244 Poly(D,L-lactide) Polymers 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 1
- -1 calcium alginate compound Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 abstract 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 13
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 12
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 9
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 5
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000003436 cytoskeletal effect Effects 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000002389 environmental scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
一种核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架的方法，所述的致孔剂其核为具有较高的强度的碳酸钙/海藻酸钙复合物，壳为具有弹性的海藻酸钙水凝胶，该致孔剂是通过第一步在砂磨机中配制碳酸钙/海藻酸钠悬浮液；第二步制备致孔剂微球的核，其粒径在200-1000μm；第三步将第二步制得的微球过滤，沸腾干燥、筛分微粒，得到需要粒径的微粒；第四步过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。用所述的核壳结构球形致孔剂可以制备出孔隙间相互连通、孔隙直径大小和连通通道直径可以人为控制的三维细胞支架，且操作简便快速，适宜于工业化生产。
Description
技术领域：
本发明属于生物材料领域，特别涉及一种核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架。
背景技术：
三维细胞支架为种子细胞提供生长模板，引导组织再生，控制组织或器官的形状，它在组织工程学起着关键性的作用。组织工程所用的细胞支架需要具有适宜的孔隙形状、结构、大小、孔隙率和良好的孔隙连通性。以聚乙烯醇弹性微球为致孔剂的压滤成型/粒子沥滤法（Qi Q Q, Chen J D , Gao S Z, et al. Preparation cell scaffolds with well defined pore structure through elastic porogen/pressure filtration [J]. Advanced materials research, 2011, 236-238:1897-1901），通过调节致孔剂大小、压缩比例实现了控制支架内部孔隙的大小、孔隙间通道尺寸，但是，聚乙烯醇微球在微波加热过程中不能完全除尽；制备出的聚乙烯醇微球强度低，在压滤成型过程中，微球变形性随空间位置变化，当支架体积较大时，支架孔隙结构的均匀性较差、重现性不高，孔隙参数不能由实验条件调节与控制，不利于工业化生产。
发明内容：
本发明的目的是为了解决压滤成型/粒子沥滤法制备支架中致孔剂的不足，提供一种外层具有一定弹性、内层强度较高的微球，即核壳结构的致孔剂，并利用该致孔剂与压滤成型粒子/沥滤技术结合制备孔隙结构参数可控的三维多孔细胞支架。
本发明所涉及的核壳结构球形致孔剂是通过下述方法获得：其具体步骤如下：
第一步 在砂磨机中配制碳酸钙/海藻酸钠悬浮液；
第二步 将第一步制得的悬浮液吸入注射器中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h，针头内径为0.55mm，将液滴滴入固化液氯化钙浓度为20%，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核，其粒径在200-1000μm；
第三步 将第二步制得的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于自制的沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水，筛分微粒，得到需要粒径的微粒；
第四步 称取第三步得到需要粒径的微粒，置于盛有EDTA溶液的烧杯中，反应至设定时间后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
本发明的另一方面是将致孔剂微球用于制备三维细胞支架，其具体步骤为：
第一步 配制PDLLA支架溶液；
第二步 将支架制备溶液、模具、致孔剂等置于三氯甲烷/二氧六环(V/V=5:2)蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按1:1(V/V)混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压；
第三步 将致孔剂/支架溶液复合物连同磨具迅速置于-45 ℃低温环境，冷冻、固化定型18h及以上；
第四步 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h；
第五步 将复合物浸入蒸馏水中30min；
第六步 将步骤⑤中的复合物取出用刀切去上下面，浸泡在用2mol/L 的EDTA溶液(pH=10)溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次；
第七步 取出三维支架，用蒸馏水冲洗，充分干燥后获得多孔PDLLA支架。
本发明所涉及的具有核壳结构的致孔剂克服了压滤成型/粒子沥滤法制备支架中致孔剂的缺点，致孔剂的外层海藻酸钙凝胶具有一定弹性、内层碳酸钙/海藻酸钙强度较高的微球，采用该种致孔剂制备的多孔支架的孔隙参数可以方便地由实验条件调节与控制，且制备工艺适合于工业化生产。
附图说明：
图1是粒径为200-1000微米的核壳球形微球致孔剂的形貌显微镜照片；
图2是致孔剂与支架材料复合物的外观照片；
图3是三维细胞支架的外观；
图4是点光源透过多孔支架；
图5是三维支架孔隙的细胞支架的扫描电镜图片（28倍）；
图6是三维支架孔隙的细胞支架的扫描电镜图片（100倍）；
图7是三维支架孔隙的细胞支架的扫描电镜图片（301倍）。
具体实施案例：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明如下:
实施例1.
① 配制CaCO3含量为2%、海藻酸钠浓度为3%的悬浮液称取研磨后的碳酸钙粉末(粒度为约10μm) 2g置于马克杯中，加入95mL蒸馏水，用砂磨机在转速为500r/min下砂磨1h；加入3g海藻酸钠，调整转速为100r/min，研磨30min后逐渐调高转速至500r/min，砂磨时间4h，形成白色粘稠悬浮液，停止砂磨，密封、静止脱泡，备用。
② 将步骤①中的悬浮液装入吸入注射器5ml的注射中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h；针头内径为0.55mm；将液滴滴入固化液(氯化钙浓度为20%)，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核。
③ 将步骤②中的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水。筛分微粒，得到425-600微米。
④ 称取0.2g空气干燥的致孔剂，置于盛有20mL、0.01g/mL 的EDTA溶液，反应至设定时间至5min后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
⑤ 将支架制备溶液、模具、致孔剂等置于三氯甲烷/二氧六环(V/V=5:2)蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按1:1(V/V)混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压，压滤比例为30%。
⑥ 将致孔剂/支架溶液复合物连同磨具迅速置于-45 ℃环境，冷冻、固化定型18h。
⑦ 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h。
⑧ 将复合物浸入蒸馏水中30min。
⑨ 将复合物取出用刀切去上下面，浸泡在2mol/L pH=10-11的EDTA溶液溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次。
取出三维支架，用蒸馏水冲洗，充分干燥后获得多孔PDLLA支架。
实施例2
① 配制CaCO3含量为2%、海藻酸钠浓度为3%的悬浮液称取研磨后的碳酸钙粉末(粒度为约10μm) 2g置于马克杯中，加入95mL蒸馏水，用砂磨机在转速为500r/min下砂磨1h；加入3g海藻酸钠，调整转速为100r/min，研磨30min后逐渐调高转速至500r/min，砂磨时间4h，形成白色粘稠悬浮液，停止砂磨，密封、静止脱泡，备用。
② 将步骤①中的悬浮液装入吸入注射器5ml的注射中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h；针头内径为0.55mm；将液滴滴入固化液(氯化钙浓度为20%)，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核。
③ 将步骤②中的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水。筛分微粒，得到425-600微米。
④ 称取0.2g空气干燥的致孔剂，置于盛有20mL、0.01g/mL的EDTA溶液，反应至设定时间至15min后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
⑤ 将支架制备溶液、模具、致孔剂等置于三氯甲烷/二氧六环(V/V=5:2)蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按1:1(V/V)混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压，压滤比例为30%。
⑥ 将致孔剂/支架溶液复合物连同磨具迅速置于-45 ℃环境，冷冻、固化定型18h。
⑦ 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h。
⑧ 将复合物浸入蒸馏水中30min。
⑨ 将复合物取出用刀切去上下面，浸泡在2mol/L pH=10-11的EDTA溶液溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次。
实施案例3
① 配制CaCO3含量为2%、海藻酸钠浓度为3%的悬浮液。称取研磨后的碳酸钙粉末(粒度为约10μm) 2g置于马克杯中，加入95mL蒸馏水，用砂磨机在转速为500r/min下砂磨1h；加入3g海藻酸钠，调整转速为100r/min，研磨30min后逐渐调高转速至500r/min，砂磨时间4h，形成白色粘稠悬浮液，停止砂磨，密封、静止脱泡，备用。
② 将步骤①中的悬浮液装入吸入注射器5ml的注射中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h；将液滴滴入固化液(氯化钙浓度为20%)，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核。
③ 将步骤②中的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水。筛分得到300-425微米的致孔剂核。
④ 称取0.2g空气干燥的致孔剂，置于盛有20mL、0.01g/mL 的EDTA溶液，反应至设定时间至15min后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
⑤ 将支架溶液、模具、致孔剂等置于三氯甲烷/二氧六环(V/V=5:2)蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按1:1(V/V)混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压，压滤比例为20%。
⑥ 将致孔剂/支架溶液复合物连同磨具迅速置于-45 ℃环境，冷冻、固化定型18h。
⑦ 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h。
⑧ 将复合物浸入蒸馏水中30min。
⑨ 将复合物取出用刀切去上下面，浸泡在2mol/L pH=10-11的EDTA溶液溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次。
实施案例4
① 配制CaCO3含量为2%、海藻酸钠浓度为3%的悬浮液称取研磨后的碳酸钙粉末(粒度为约10μm) 2g置于马克杯中，加入95mL蒸馏水，用砂磨机在转速为500r/min下砂磨1h；加入3g海藻酸钠，调整转速为100r/min，研磨30min后逐渐调高转速至500r/min，砂磨时间4h，形成白色粘稠悬浮液，停止砂磨，密封、静止脱泡，备用。
② 将步骤①中的悬浮液装入吸入注射器5ml的注射中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h；针头内径为0.55mm；将液滴滴入固化液(氯化钙浓度为20%)，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核。
③ 将步骤②中的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水。筛分得到425-600微米的致孔剂核。
④ 称取0.2g空气干燥的致孔剂，置于盛有20mL、0.01g/mL 的EDTA溶液，反应至设定时间至15min后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
⑤ 将支架溶液、模具、致孔剂等置于三氯甲烷/二氧六环(V/V=5:2)蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按1:1(V/V)混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压，压滤比例为20%。
⑥ 将致孔剂/支架溶液复合物连同磨具迅速置于-45 ℃环境，冷冻、固化定型18h。
⑦ 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h。
⑧ 将复合物浸入蒸馏水中30min。
⑨ 将复合物取出用刀切去上下面，浸泡在2mol/L pH=10-11的EDTA溶液溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次。
取出三维支架，用蒸馏水冲洗，充分干燥后获得多孔PDLLA支架。
图2是致孔剂与支架材料复合物的外观照片，显示出致孔剂均匀的填充在支架的材料中。
图3是三维细胞支架的外观。通过核壳致孔剂-压滤成型/粒子沥析技术制备的三维支架外观较为均匀，白皙，质地和孔隙分布均匀、结构完整。
图4是点光源透过多孔支架。从图中可以看出有均匀的光线透过支架，证实了支架中孔隙分布均匀、孔隙间连通性好。
图5、图6、图7是三维支架孔隙的细胞支架的扫描电镜图片。由图5可见，支架孔隙分布均匀、形态规则，表明核壳致孔剂-压滤成型/粒子沥滤技术可以制备出孔隙结构均匀的多孔细胞支架。由图6图7可以清楚地看出，支架中存在均匀分布的球形大孔以及在大孔壁上的圆形通道，大孔是由除去核壳球形微球致孔剂后形成的球形孔隙，大孔壁上的圆形通道为在压滤成型时核壳球形致孔剂相互之间挤压而形成的接触面，致孔剂除去后转化为了孔隙之间的连通通道。支架的孔隙形态与大小取决于致孔剂大小与形态；致孔剂之间的接触保证了支架孔隙间的相互连通性。
实施案例1-2制备的支架，进行外观和微观结构观察，并用软件统计孔隙通道直径大小和孔间连通通道直径大小，其结果为表1。
表1 致孔剂壳厚与孔隙参数的关系
备注：压滤比例为30%，致孔剂粒径为425-600μm
当致孔剂粒径和压滤比恒定不变时，当核壳致孔剂“壳”厚为70.03±9.94(100)μm时，支架孔隙直径为438.70±15.22(8)μm，孔间通道直径为129.31±20.61(14)μm；当核壳致孔剂“壳”厚为100.85±7.97(100)μm时，支架孔隙直径为575.26±224.60(19)μm，孔间通道直径为208.58±18.30(30)μm。统计分析表明：当致孔剂“壳”厚度不同时，支架中孔隙的直径之间，以及孔间通道直径之间均存在显著性差异，表明支架孔隙尺寸、孔间通道直径均与致孔剂“壳”厚度有显著的相关关系，即支架孔隙尺寸、孔间通道直径可以通过致孔剂“壳”厚度进行调节。
综上所述，当致孔剂粒径和压滤比恒定不变时，通过改变致孔剂“壳”厚度可以方便地调节三维多孔支架的孔隙尺寸、孔间通道直径。
实施案例3-4制备的支架，进行外观和微观结构观察，并用软件统计孔隙通道直径大小和孔间连通通道直径大小，其结果为表1。
表2 不同粒径的致孔剂与孔隙参数的关系
备注：压滤比例为20%。
从表2可以看出，在压滤比为20%的条件下，当致孔剂粒径为300-425μm时，支架孔隙的孔径为400.98±22.45(10)μm，孔间通道直径为127.48±17.34(17)μm；当致孔剂粒径为425-600μm时，支架孔隙的孔径为558.81±27.25(17)μm，孔间通道直径为190.86±22.28(25)μm。经统计分析发现，支架孔隙尺寸之间存在显著的差异，表明支架的孔隙直径与致孔剂之间有显著的相关关系，即支架的孔隙是由致孔剂形成的，且支架的孔隙尺寸可以由致孔剂大小调节。另一方面，孔隙间通道的直径存在显著的差异，表明孔间通道与致孔剂直径有显著的相关关系，即通道的直径取也可以由致孔剂控制。
综上所述，致孔剂粒径决定了支架的孔隙尺寸、孔间通道的直径，即可以通过改变致孔剂的直径人为地调节孔隙大小、孔隙间的通道直径。
Claims (2)
1.一种核壳结构球形致孔剂，其特征是：所述的致孔剂其核为具有较高的强度的碳酸钙/海藻酸钙复合物，壳为具有弹性的海藻酸钙水凝胶，该致孔剂是通过下述方法获得，该方法具体步骤如下：
第一步 在砂磨机中配制碳酸钙/海藻酸钠悬浮液；
第二步 将第一步制得的悬浮液吸入注射器中，放置于注射泵上，在高压静电体系中的条件为:电压在8-10kv，电极间距离为2cm；流速为10mL/h，针头内径为0.55mm，将液滴滴入固化液氯化钙浓度为20%，固化交联完全后，得到碳酸钙/海藻酸钙复合微球，即致孔剂微球的核，其粒径在200-1000μm；
第三步 将第二步制得的微球过滤，用蒸馏水反复冲洗数次后，用无水乙醇除去微球表面的多余的水分，将微球置于自制的沸腾干燥装置中，用压缩空气干燥至无水，筛分微粒，得到需要粒径的微粒；
第四步 称取第三步得到需要粒径的微粒，置于盛有0.01g/mL EDTA溶液的烧杯中，反应5min或15min后，迅速过滤致孔剂，并转入20%的氯化钙溶液中浸泡1h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至无游离钙离子，即获得核壳结构的致孔剂。
2.如权利要求1所述的核壳结构球形致孔剂用于制备三维细胞支架的方法，其特征是具体步骤为：
第一步 配制PDLLA支架溶液；
第二步 将支架制备溶液、模具、致孔剂置于三氯甲烷/二氧六环的体积比为5:2的蒸汽饱和的密闭操作箱内，在操作箱内，将核壳致孔剂与支架溶液按体积比为1:1混合均匀，转入支架制备模具内，用分布有微孔的压滤板对混合物施压；
第三步 将致孔剂/支架溶液复合物连同模具迅速置于-45 ℃低温环境，冷冻、固化定型18h以上；
第四步 迅速脱模后用冷冻干燥机干燥7 h；
第五步 将复合物浸入蒸馏水中30min；
第六步 将第五步中的复合物取出用刀切去上下面，浸泡在2mol/L的PH=10 的EDTA溶液溶解致孔剂，每12h更换一次EDTA溶液，如此反复更换三次；
第七步 取出三维支架，用蒸馏水冲洗，充分干燥后获得多孔PDLLA支架。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210202659.6A CN102698667B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210202659.6A CN102698667B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102698667A CN102698667A (zh) | 2012-10-03 |
| CN102698667B true CN102698667B (zh) | 2014-05-28 |
Family
ID=46891891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210202659.6A Expired - Fee Related CN102698667B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102698667B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103694131A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-04-02 | 上海交通大学 | 手性超分子水凝胶及其制备方法、用途 |
| CN107789332B (zh) * | 2017-08-31 | 2020-01-14 | 西南交通大学 | 一种基于双水相生物矿化技术制备可调药物释放率的碳酸钙/海藻酸钙复合微球 |
| CN107648664A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-02 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 一种可注射的用于脊柱修复的凝胶材料及其制备方法 |
| CN112899514B (zh) * | 2021-01-26 | 2022-03-15 | 太原科技大学 | 一种生物泡沫镁合金的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092557A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Han Dong K | Method of preparing biodegradable dual pore polymer scaffolds for tissue engineering |
| CN1985995A (zh) * | 2006-12-13 | 2007-06-27 | 华南理工大学 | 多孔碳酸钙微球为壳层的海藻酸钙凝胶珠及其制备方法 |
| KR100751504B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2007-08-23 | 한국기계연구원 | 나노-마크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 생체재료및 이의 합성 방법 |
| CN101544970A (zh) * | 2009-05-08 | 2009-09-30 | 周鑫 | 一种壳-核复合结构的固定化载体及其制备方法 |
| CN101579539A (zh) * | 2009-06-18 | 2009-11-18 | 重庆文理学院 | 一种粘结型复合微球多孔支架的制备方法 |
| CN101905040A (zh) * | 2010-07-23 | 2010-12-08 | 重庆大学 | 用弹性微球致孔剂制备三维细胞支架的方法 |
-
2012
- 2012-06-19 CN CN201210202659.6A patent/CN102698667B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092557A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Han Dong K | Method of preparing biodegradable dual pore polymer scaffolds for tissue engineering |
| KR100751504B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2007-08-23 | 한국기계연구원 | 나노-마크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 생체재료및 이의 합성 방법 |
| CN1985995A (zh) * | 2006-12-13 | 2007-06-27 | 华南理工大学 | 多孔碳酸钙微球为壳层的海藻酸钙凝胶珠及其制备方法 |
| CN101544970A (zh) * | 2009-05-08 | 2009-09-30 | 周鑫 | 一种壳-核复合结构的固定化载体及其制备方法 |
| CN101579539A (zh) * | 2009-06-18 | 2009-11-18 | 重庆文理学院 | 一种粘结型复合微球多孔支架的制备方法 |
| CN101905040A (zh) * | 2010-07-23 | 2010-12-08 | 重庆大学 | 用弹性微球致孔剂制备三维细胞支架的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 乳化/内部凝胶化工艺制备海藻酸钙凝胶微球的研究;林军章等;《功能材料》;20081231;第39卷(第11期);第1879-1882页 * |
| 林军章等.乳化/内部凝胶化工艺制备海藻酸钙凝胶微球的研究.《功能材料》.2008,第39卷(第11期),第1879-1882页. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102698667A (zh) | 2012-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102698667B (zh) | 核壳结构球形致孔剂及其用于制备三维细胞支架 | |
| CN106512103B (zh) | 一种多孔结构陶瓷材料的制备方法 | |
| TWI232873B (en) | Process for producing porous polymer materials | |
| CN104548213B (zh) | 一种多孔球形磷酸钙骨填充材料及其制备方法 | |
| CN101148360B (zh) | 一种梯度多孔结构陶瓷的定制化成型方法 | |
| CN102018993B (zh) | 一种孔径呈梯度分布的多孔支架及其制备方法 | |
| CN109400200A (zh) | 一种宏观与微观结构皆可控的羟基磷灰石多孔陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN107041971A (zh) | 一种基于三维打印的蚕丝蛋白/明胶支架材料及其制备方法 | |
| CN102093075A (zh) | 一种孔梯度泡沫陶瓷的制备方法 | |
| CN102942358B (zh) | 具有均匀多孔结构氟化羟基磷灰石复合材料的制备方法 | |
| CN106946586A (zh) | 多孔生物陶瓷支架及其制备方法 | |
| CN101716369B (zh) | 聚磷酸钙-磷酸三钙骨支架的制备方法 | |
| CN105381505A (zh) | 一种骨缺损修复支架的3d打印制备方法 | |
| CN106426506B (zh) | 一种生物陶瓷坯体的制造方法 | |
| Zhao et al. | Preparation of highly interconnected porous hydroxyapatite scaffolds by chitin gel-casting | |
| CN103583325B (zh) | 一种渗灌用多孔陶瓷渗水材料及其制备方法 | |
| CN101905040B (zh) | 用弹性微球致孔剂制备三维细胞支架的方法 | |
| WO2017128563A1 (zh) | 吸音材料颗粒的制备方法和吸音材料颗粒 | |
| CN105963789A (zh) | 一种骨组织工程支架材料的制备方法 | |
| CN109810935B (zh) | 细胞分区培养的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法 | |
| RU2009143115A (ru) | Смесь основных сульфатов свинца | |
| RU2016130282A (ru) | Способ получения растворимого порошкообразного кофе | |
| CN103738932A (zh) | 一种纳米羟基磷灰石及其制备方法 | |
| CN106668941A (zh) | 一种短肽/二氧化硅/羟基磷灰石多孔复合材料的制备方法 | |
| CN110395978A (zh) | 一种抽滤成型装置以及制备ito平面靶材的方法 |
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: 20140528 Termination date: 20160619 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |