CN103705975B - 硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，该方法以透明质酸为原料，有机硅烷偶联剂 KH-560 为交联剂，采用冷冻干燥法，制备出性能优良的孔径为 100~300 μm ，孔隙率高于 90% 的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架。本发明制备的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架具有高孔隙率、高孔强度和大孔径等特点，为大孔含小孔的开放型孔结构，适合在支架表面种植细胞。该硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架具有良好的力学性能，有机硅的加入，不仅不存在细胞毒性，反而更有利于细胞在多孔支架表面的生长。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法。
背景技术
组织工程的出现为人类健康和生命延长带来了美好的前景，利用生物医学材料制备人工替代物来治疗疾病，可以解决人体器官因缺损或功能丧失需要更换、取材却有限的难题。人们把精力投向人造组织或器官时，其关键之一是利用细胞培养的组织工程三维多孔支架材料的制备。
目前，组织工程多孔支架材料主要是来自一些天然高分子和合成高分子。天然高分子主要有胶原、甲壳素、壳聚糖、透明质酸、明胶、海藻酸盐、硫酸软骨素等；合成高分子主要有聚乳酸、聚羟基乙酸、聚β-羟基丁酯、聚己内酯、聚原酸酯等。本着方便、易得、取之于自然用之于自然，利用天然生物材料与人体组织相近和相似共容的优点，许多研究者都选择了天然生物材料制备组织工程支架材料，但是天然生物材料普遍存在着机械强度弱的问题，这就需要人们选用合适的天然生物材料来共混复合，以及选择有效的交联剂来提高其力学性能，该交联剂还必须是无细胞毒性的。
其次，作为有效的组织工程支架，光有材料本身是不够的，还要将生物材料制成具有特定形状和孔结构的三维多孔支架。为了使细胞能进入支架，要求支架具有多孔结构，且具有一定大小的孔径和孔强度的开放型结构，而且不同方向的孔径要相同。因此，组织工程多孔支架的制备方法和技术也至关重要。其致孔方法主要有粒子溶出法、相分离法/ 冷冻干燥法、气体发泡法、烧结微球法等。但是在如何选用合适的致孔方法，制备满足一定要求的组织工程三维多孔支架，使支架表面具有细胞亲和性，且表面微结构如大孔径（100~300 μm）、高孔隙率（>90%）、孔孔相通和一定的孔强度等有利于细胞的粘附、增殖和分化生长，仍然是一个技术难题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，该支架表面的微结构具有大孔径（100~300 μm）、高孔隙率（>90%）、孔孔相通和一定的孔强度等结构特点，从而有利于在支架表面细胞的粘附、增殖和分化，达到使支架具有细胞亲和性的目的。
本发明提出的一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，具体步骤如下：
(1) 分别配置质量百分比为1~10%的透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
(2) 将步骤(1)得到的透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按质量比60~80: 20~40共混，其中，透明质酸和硅烷偶联剂KH-560的摩尔比为1~1.5：1，升温至60~90℃，搅拌反应1~6小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，50~70℃真空干燥6~24小时后，得到硅烷偶联剂交联透明质酸；
(3) 称取步骤(2)得到的硅烷偶联剂交联透明质酸，溶解于蒸馏水中，配得质量百分比为1~10%的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，脱泡，得到脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液；
(4) 称取步骤(3)得到的脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，浇入容器中，待延流平整后置于-120~-20℃冷冻室中冷冻12~48小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥6~36小时，即获得一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架。
本发明的一优选技术方案，其中所述的透明质酸分子量在5000~500000之间。
本发明的一优选技术方案，其中步骤（4）中待延流平整后置于-100~-50℃冷冻室中冷冻24小时。
本发明中，透明质酸，又称糖醛酸、玻尿酸、玻璃糖碳基酸、HA，其基本结构是由双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖类，其化学结构式如下所示：
本发明中，硅烷偶联剂KH-560的化学名称为γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，其化学结构式如下所示：
本发明的优点是：①本发明为一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，该发明以透明质酸天然生物材料为原料，以生物相容性好的有机硅烷偶联剂KH-560为交联剂，采用冷冻干燥法，制得力学性能优良的大孔径和高孔隙率的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架；②本发明的制备方法具有工艺简单方便、产品质量高、能降低生产和施工成本、应用前景广泛等优点，利用本发明制备的产品是新一代高性能组织工程三维多孔支架，具有多孔、高孔隙率和相连的孔形态，具备合适的力学强度，有利于细胞的粘附、增殖和分化等优点；③本发明制备的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架具有孔径大（100~300 μm），孔隙率高（>90%），大孔含小孔的开放型孔结构，适合在支架表面种植细胞；④该硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架具有更好的力学性能，有机硅材料的加入，不仅不存在细胞毒性，反而更有利于细胞在多孔支架表面的增殖和分化生长，对生物细胞的亲和性良好。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备流程图。
图2是硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的扫描电镜图，2a是50倍率，2b是800倍率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。本发明采用的原料都为普通市售产品。
下面结合实施例详细说明本发明，应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
分别配置质量百分比为2%的透明质酸的甲醇悬浮液和质量百分比为2%硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
将上述透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按质量比为70: 30共混，升温至70℃，搅拌反应3小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，60℃真空干燥24小时后，得到硅烷偶联剂交联透明质酸；
称取1 g上述硅烷偶联剂交联透明质酸，溶解于100g蒸馏水中，配得质量百分比为1%的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，脱泡，得到脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液；
称取5 g上述脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，浇入10 mL的微容器中，待延流平整后置于-30℃冷冻室中冷冻12小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥24小时，即获得一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架。
实施例2
与实施例1相同，但是步骤(1)中透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液的浓度均由2%变为3%，其他不变。
实施例3
与实施例1相同，但是步骤(1)中透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液的浓度均由2%变为1%，其他不变。
实施例4
与实施例1相同，但是步骤(2)中透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液的质量比由70: 30变为60: 40，其他不变。
实施例5
与实施例1相同，但是步骤(2)中透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液的质量比由70: 30变为80: 20共混，其他不变。
实施例6
与实施例1相同，但是步骤(3)中硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液的质量百分比为由1%变为2%，其他不变。
实施例7
与实施例1相同，但是步骤(3)中硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液的质量百分比为由1%变为3%，其他不变。
实施例8
与实施例1相同，但是步骤(3)中硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液的质量百分比为由1%变为5%，其他不变。
实施例9
与实施例1相同，但是步骤(4)中冷冻室中冷冻温度由-30℃变为-50℃，其他不变。
实施例10
与实施例1相同，但是步骤(4)中冷冻室中冷冻温度由-30℃变为-100℃，其他不变。
将上述实施例中所制得的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架均用扫描电子显微镜观察其表面及断面形貌，同时将实施例制得的硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架进行了细胞相容性研究。图1是硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备流程图，图2是硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的扫描电镜图。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，具体步骤如下：
(1)分别配置质量百分比为1～10％的透明质酸的甲醇悬浮液和质量百分比为1～10％的硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
(2)将步骤(1)得到的透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按质量比60～80：20～40共混，其中，透明质酸和硅烷偶联剂KH-560的摩尔比为1～1.5：1，升温至60～90℃，搅拌反应1～6小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，50～70℃真空干燥6～24小时后，得到硅烷偶联剂交联透明质酸；
(3)称取步骤(2)得到的硅烷偶联剂交联透明质酸，溶解于蒸馏水中，配得质量百分比为1～10％的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，脱泡，得到脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液；
(4)称取步骤(3)得到的脱泡后的硅烷偶联剂交联透明质酸的水溶液，浇入容器中，待延流平整后置于-120～-20℃冷冻室中冷冻12～48小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥6～36小时，即获得一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架。
2.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，其特征在于，其中所述的透明质酸分子量在5000～500000之间。
3.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂交联透明质酸多孔支架的制备方法，其特征在于，其中步骤(4)中待延流平整后置于-100～-50℃冷冻室中冷冻24小时。
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