CN103638561A

CN103638561A - 微纳米生物活性多孔材料的制备方法

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Publication number: CN103638561A
Application number: CN201310628920.3A
Authority: CN
Inventors: 刘福娟; 徐岚; 何吉欢
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103638561B

Abstract

一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法，包括：将PLGA在搅拌状态下加入到四氢呋喃与二甲基甲酰胺体积比为3:1的溶剂中配成浓度为8-12%w/v的溶液；将硅片用异丙醇超声15分钟，取出放入氨水：双氧水：蒸馏水体积比为1：1：5的溶液中加热到70℃，停止加热后冷却，洗净硅片；量取三聚氰胺甲醛树脂微球悬浮液铺于硅片上；对硅片用PLGA溶液进行静电纺丝，纺丝结束后干燥纳米纤维毡；将已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入pH=1的盐酸，0.5-2小时后，MF微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，洗净纤维毡后真空干燥得到多孔材料。本发明过程简单，操作方便，孔隙率和孔径大小容易控制，孔隙的连通性良好。

Description

微纳米生物活性多孔材料的制备方法

技术领域

本发明涉及多孔材料的制备领域，尤其涉及一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于组织工程在促进人类健康方面表现出无限的潜能，因此，对它们的研究也取得了长足的进步。以组织工程为例，疾病和创伤引起的组织、器官的缺损或功能障碍是人类健康所面临的主要危害之一。如何克服自体或异体组织、器官移植中存在的“以创伤修复创伤”、供体来源不足等缺陷，从根本上解决组织、器官缺损修复和功能重建等问题，已成为生命科学领域的国际性前沿课题。其中具有优良性能的多孔材料的制备是组织器官修复工程的关键技术之一。

组织工程的提出、建立和发展，为解决上述问题提供了新的策略，它能以少量种子细胞经体外扩增后与生物材料结合，修复较大的组织或器官缺损，重建生理功能，为最终实现无损伤修复组织缺损和真正意义上的形态、结构与功能重建开辟了新途径。因此，借助于现代科学技术的发展，如何使受损的组织器官获得完全再生或在体外复制出所需要的组织或器官进行替代性治疗便成为生物学、基础医学和临床医学关注的焦点，不仅具有重要科学价值，而且还有巨大的应用前景。

制备多孔材料的目的是为了构建一个三维的组织工程支架，为细胞的黏附、生长、增殖和分化提供合适的环境。多孔材料是细胞生长和代谢的场所，而且将作为支架植入动物或人体，因此必须具备两个功能，其一是具有一定的机械强度以保持原有组织的形状；其二是具有一定的生物活性诱导细胞生长和分化，从而引导受损组织的再生，并且支架材料最终可被降解吸收。理想的组织工程材料既要满足良好的力学性能和生物学功能，同时还要求材料具有多孔性。

目前，制备多孔支架材料有很多方法，主要有粒子滤出法、纤维粘结、气体发泡、冷冻干燥、三维打印和相分离等制备方法。这些制备方法虽各具特点但仍有不足之处。其中粒子滤出法由于方法简单而得到广泛应用，但是致孔剂残留是它的主要缺点。而例如把粒子滤出法与静电纺丝相结合进行改进，制备的多孔支架材料，既解决了致孔剂残留的难题，又具有优良的生物相容性和力学性能。用聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）静电纺丝和粒子滤出法制备的纳米纤维多孔材料在形态和功能上都与天然的细胞外基质类似，而且有良好的生物相容性，良好的机械强度和韧性，是一种具有优良综合性能的生物活性材料。这在理论和临床实践上都有十分重要的意义，并且已成为近年来研究的热点之一。

因此，针对上述现有技术发展情况，有必要提供一种新的微纳米生物活性多孔材料的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法，该方法制备的聚乳酸羟基乙酸共聚物多孔材料生物相容性良好，在组织工程支架领域具有潜在的应用价值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其包括如下步骤：

（1）将四氢呋喃与二甲基甲酰胺按体积比为3:1的配比混合，得到的混合液作为溶剂，将聚乳酸羟基乙酸共聚物在搅拌状态下加入到该溶剂中，充分溶解并配成浓度为8-12%w/v的溶液；

（2）将1×2cm的硅片先用异丙醇超声15分钟，取出后放入配好的体积比为氨水：双氧水：蒸馏水=1：1：5的混合溶液中，加热到70℃，停止加热，计时10分钟，然后自然冷却，洗净硅片；

（3）量取不同粒径的三聚氰胺甲醛树脂微球悬浮液，平铺于已处理好的硅片上，完全分散且干燥；将硅片放于静电纺丝装置的接收板，用上述得到的聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液进行静电纺丝，调节硅片的位置，使得静电纺丝装置的喷丝头的射流充分覆盖微球，纺丝结束后，干燥静电纺纳米纤维毡；

（4）将上述已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入PH=1的盐酸，0.5-2小时后，三聚氰胺甲醛树脂微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，充分洗净纤维毡，然后真空干燥，得到聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料。

优选的，在上述微纳米生物活性多孔材料的制备方法中，所述步骤（1）中聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液浓度为8%或10%或12%w/v。

优选的，在上述微纳米生物活性多孔材料的制备方法中，所述步骤（3）中静电纺丝装置的接收板和喷丝头之间的距离调节范围为10-20cm。

优选的，在上述微纳米生物活性多孔材料的制备方法中，所述步骤（3）中静电纺丝装置的电压调节范围为15-25kV。

优选的，在上述微纳米生物活性多孔材料的制备方法中，所述步骤（3）中静电纺丝装置的流速调节范围为0.5-2mL/h。

优选的，在上述微纳米生物活性多孔材料的制备方法中，所述步骤（4）中已干燥纺有纳米纤维毡的硅片在盐酸中浸泡的时间为0.5或1或2小时。

从上述技术方案可以看出，本发明的微纳米生物活性多孔材料的制备方法过程简单，操作方便，孔隙率和孔径大小容易控制，孔隙的连通性良好，另外材料中孔隙的形成是通过酸溶处理方式除去微球而实现的，所以该方法特别适宜制备厚度较小的多孔材料，如制备性能良好的复合三维多孔材料，因此在组织工程支架领域具有潜在的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明微纳米生物活性多孔材料的制备方法的流程图；

图2是本发明制备的一种微纳米生物活性多孔材料的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

本发明公开了一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法，该方法过程简单，操作方便，孔隙率和孔径大小容易控制，孔隙的连通性良好，制备的聚乳酸羟基乙酸共聚物多孔材料生物相容性良好，在组织工程支架领域具有潜在的应用价值。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开的微纳米生物活性多孔材料的制备方法，包括步骤：

（1）将四氢呋喃与二甲基甲酰胺按体积比为3:1的配比混合，得到的混合液作为溶剂，将聚乳酸羟基乙酸共聚物（简称PLGA）在搅拌状态下加入到该溶剂中，充分溶解并配成浓度为8-12%w/v的溶液；

所述步骤（1）中聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液浓度为8%，10%或12%w/v。

所述步骤（3）中静电纺丝装置的接收板和喷丝头之间的距离调节范围为10-20cm。

所述步骤（3）中静电纺丝的电压为15-25kV。

所述步骤（3）中静电纺丝的流速为0.5-2mL/h。

所述步骤（4）中已干燥纺有纳米纤维毡的硅片在盐酸中浸泡的时间为0.5，1或2小时。

所述步骤（4）中得到的聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料，具有微纳米结构。

所述步骤（4）中得到的聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料，其孔隙率和孔径大小容易控制，孔隙的连通性良好。

本发明应用扫描电子显微镜观察生物活性多孔材料的表面形貌，ImageJ测量孔径，螺旋测微器测量材料厚度进而获得材料的孔隙率等，验证本发明方法的可行性。ImageJ是一个基于java的公共的图像处理软件。

本发明涉及了三个基本原理：

1、利用静电纺丝技术制备聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性纳米纤维毡；

2、通过使用不同粒径的微球，实现对多孔材料的孔径和孔隙率的可控制备；

3、聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料的微纳米结构具有较大的比表面积，其独特的三维网状结构能够促进细胞的粘附和增殖。

本发明的微纳米生物活性多孔材料的制备方法过程简单，操作方便，孔隙率和孔径大小容易控制，孔隙的连通性良好，另外材料中孔隙的形成是通过酸溶处理方式除去微球而实现的，所以该方法特别适宜制备厚度较小的多孔材料，如制备性能良好的复合三维多孔材料，因此在组织工程支架领域具有潜在的应用价值。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

（1）将1.2克的聚乳酸羟基乙酸共聚物（以下实施例均简称PLGA）在搅拌状态下，加入到四氢呋喃与二甲基甲酰胺体积比为3:1的混合有机溶剂中，充分溶解，配成浓度为8%（w/v）的溶液；

（3）量取10μL粒径为2μm的三聚氰胺甲醛树脂微球（MF）悬浮液，平铺于已处理好的硅片上，完全分散且干燥。将硅片放于静电纺装置的接收板，用上述得到的PLGA溶液进行静电纺丝，接收距离为10cm，电压为15kV，流速为0.5mL/h，调节硅片的位置，使得静电纺的射流充分覆盖微球，纺丝结束后，干燥静电纺纳米纤维毡；

（4）将上述已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入PH=1的盐酸，0.5小时后，MF微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，充分洗净纤维毡，然后真空干燥，即得聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料。

实施例2

（1）将1.2克的聚乳酸羟基乙酸共聚物（以下实施例均简称PLGA）在搅拌状态下，加入到四氢呋喃与二甲基甲酰胺体积比为3:1的混合有机溶剂中，充分溶解，配成浓度为10%（w/v）的溶液；

（3）量取10μL粒径为2μm的三聚氰胺甲醛树脂微球（MF）悬浮液，平铺于已处理好的硅片上，完全分散且干燥。将硅片放于静电纺装置的接收板，用上述得到的PLGA溶液进行静电纺丝，接收距离为15cm，电压为20kV，流速为1mL/h，调节硅片的位置，使得静电纺的射流充分覆盖微球，纺丝结束后，干燥静电纺纳米纤维毡；

（4）将上述已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入PH=1的盐酸，1小时后，MF微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，充分洗净纤维毡，然后真空干燥，即得聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料。孔隙互相贯通，孔隙率为76.5%，如图2所示。

实施例3

（1）将1.2克的聚乳酸羟基乙酸共聚物（以下实施例均简称PLGA）在搅拌状态下，加入到四氢呋喃与二甲基甲酰胺体积比为3:1的混合有机溶剂中，充分溶解，配成浓度为12%（w/v）的溶液；

（3）量取10μL粒径为2μm的三聚氰胺甲醛树脂微球（MF）悬浮液，平铺于已处理好的硅片上，完全分散且干燥。将硅片放于静电纺装置的接收板，用上述得到的PLGA溶液进行静电纺丝，接收距离为20cm，电压为25kV，流速为1.5mL/h，调节硅片的位置，使得静电纺的射流充分覆盖微球，纺丝结束后，干燥静电纺纳米纤维毡；

（4）将上述已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入PH=1的盐酸，1.5小时后，MF微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，充分洗净纤维毡，然后真空干燥，即得聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料。

实施例4

（3）量取10μL粒径为2μm的三聚氰胺甲醛树脂微球（MF）悬浮液，平铺于已处理好的硅片上，完全分散且干燥。将硅片放于静电纺装置的接收板，用上述得到的PLGA溶液进行静电纺丝，接收距离为20cm，电压为25kV，流速为2mL/h，调节硅片的位置，使得静电纺的射流充分覆盖微球，纺丝结束后，干燥静电纺纳米纤维毡；

（4）将上述已干燥纺有纳米纤维毡的硅片浸入PH=1的盐酸，2小时后，MF微球溶解，硅片和静电纺纳米纤维毡完全脱离，充分洗净纤维毡，然后真空干燥，即得聚乳酸羟基乙酸共聚物生物活性多孔材料。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液浓度为8%或10%或12%w/v。

3.根据权利要求1所述微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中静电纺丝装置的接收板和喷丝头之间的距离调节范围为10-20cm。

4.根据权利要求1所述微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中静电纺丝装置的电压调节范围为15-25kV。

5.根据权利要求1所述微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中静电纺丝装置的流速调节范围为0.5-2mL/h。

6.根据权利要求1所述微纳米生物活性多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中已干燥纺有纳米纤维毡的硅片在盐酸中浸泡的时间为0.5或1或2小时。