CN103910901A - 一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，将研磨筛选的盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；将分子量3万-60万的聚乳酸颗粒加入到溶剂中得到浓度为0.05g/L-10g/L溶液；缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体；经过热处理及淬火/退火后置于极性溶剂中，浸泡冲洗24-72小时，淋洗去复合体中的致孔剂，再经过冷冻干燥，或常温真空干燥2-6小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料。本发明利用盐粒子的耐高温特性，加入热处理工艺在不影响制孔性能的前提下，调节结晶度，得到了不同物理、机械性能的组织工程支架，可用于特定的组织工程实验。

Description

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法

技术领域

本发明涉及一种属于材料和化工等技术领域，尤其是涉及一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，在制备过程中控制聚乳酸组织工程支架中的结晶度。

背景技术

聚乳酸(Polylactic Acid或Polylactide，缩写：PLA)，是一种可生物降解的聚酯，其最终的降解产物是水和二氧化碳，具有良好生物相容性，因此聚乳酸被广泛应用于医学材料，如组织工程支架，手术缝合线，心血管支架等。

多孔聚乳酸作为生物组织工程支架已有多年研究，生物组织工程需要材料有多孔结构以传导组织生长所需的生物原料，提供细胞生长空间，同时也需要材料具有良好生物相容性，无明显毒副作用，支架应该能够随着组织生长自动降解，并且对组织生长提供有效的机械支撑。在聚乳酸诸多物理性能中，结晶度与材料应用性能高度相关，因此调节改变结晶度的工艺将对聚乳酸制备组织工程支架有重要影响，聚乳酸的熔点、耐热性、机械性能、加工性能都与其结晶度有关，高结晶度的聚乳酸热性能和机械性能较好，结晶度提高后可以提高可连续使用的温度，但是降解速度将变慢。

目前提高聚乳酸结晶度有多种方法，中国专利201210365713.9公布了一种基于定向结晶技术制备有序结构聚合物多孔材料的方法，该发明公开了一种以二甲基亚砜作为溶剂的聚合物溶液为前驱体，通过定向结晶技术制备有序结构聚合物多孔材料的方法。

其他常见的改变聚乳酸结晶度的方法有掺杂改性法，如在聚乳酸中加入成核剂，以提高结晶性能，或者将聚L-乳酸和聚D-乳酸外消旋共混，也可以提高结晶度。但是各种方法都有各自的缺点，如何研究出新的方法以控制多孔聚乳酸组织工程支架结晶度以及相应的工程性能，依然是领域内研究的热点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不需要依赖改性手段就可以保留所需聚乳酸材料的性能或构成的溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量3万-60万的聚乳酸颗粒加入到溶剂中得到浓度为0.05g/L-10g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，然后根据所需结晶度进行淬火/退火；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗24-72小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料冷冻干燥，或常温真空干燥2-6小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

步骤1)中所述的盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，可以选用但不局限于NaCl、KCl或CuSO₄等常用无机盐。

步骤4)中所述的溶剂为氯仿，二氯甲烷、丙酮或二甲基亚砜。

步骤7)中所述的热处理是将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至150-200℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温20-60分钟。

步骤7)中所述的淬火/退火采用以下方法：

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体放入低温(-30～10℃)淬火，得到无定形态的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体置于室温自然冷却，得到结晶度在5％以下的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至室温，得到结晶度在5％-15％的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温4小时，之后继续线性降温至室温，得到结晶度在15％-25％的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温10小时以上，之后继续线性降温至室温，得到结晶度大于25％的材料。

与现有技术相比，本发明利用盐粒子的耐高温特性，在使用溶液浇注/粒子淋洗法制备多孔聚乳酸的工艺中，通过加入独立的热处理步骤来实现结晶度的控制，不需要依赖改性手段就可以保留所需聚乳酸材料的性能或构成，并达到较高的结晶度，还可以在不影响制孔性能的前提下调节所得组织工程支架的结晶度，以得到不同物理、机械性能的组织工程支架，用于特定的组织工程实验。本方法简单易行，效果好，低成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

1)将筛选过的粒径90-250微米的NaCl颗粒平铺于培养皿底层，形成厚度1毫米左右的致孔层。

2)将数均分子量150000的聚乳酸颗粒用氯仿溶解，配成浓度为3.3g/L的溶液。将聚乳酸溶液缓慢浇入致孔层，通风橱中室温干燥24小时。

3)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体加热至170摄氏度，恒温30分钟，消除热历史；然后将其进行淬火处理，后置于37摄氏度水浴中浸泡冲洗24小时，以淋洗去复合体中的致孔剂。将淋洗过的聚乳酸材料取出，冷冻干燥，得到透明性较好的无定形态多孔聚乳酸。

实施例2

1)将筛选过的粒径300-500微米的KCl颗粒平铺于培养皿底层，形成厚度2毫米左右的致孔层。

2)将牌号2003D的聚乳酸用二氯甲烷溶解，配成浓度为2.8g/L的溶液。将聚乳酸溶液缓慢浇入致孔层，通风橱中室温干燥24小时。

3)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体加热至170摄氏度，恒温30分钟，消除热历史；然后以每小时20摄氏度的速率进行线性降温，后置于37摄氏度水浴中浸泡冲洗48小时，以淋洗去复合体中的致孔剂。将淋洗过的聚乳酸材料取出，冷冻干燥，得到结晶态多孔聚乳酸。

实施例3

1)将筛选过的粒径90-250微米的NaCl颗粒平铺于培养皿底层，形成厚度3毫米左右的致孔层。

2)将牌号4032D的聚乳酸颗粒用氯仿溶解，配成浓度为4.1g/L的溶液。将聚乳酸溶液缓慢浇入致孔层，通风橱中室温干燥24小时。

3)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体加热至170摄氏度，恒温30分钟，消除热历史；然后以每小时20摄氏度的速率进行线性降温，至105摄氏度时，恒温24小时，之后继续线性降温。最后，将其置于37摄氏度恒温槽浸泡冲洗48小时，以淋洗去复合体中的致孔剂。将淋洗过的聚乳酸材料取出，冷冻干燥，得到具有较高结晶度的多孔聚乳酸。

实施例4

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒，这些中盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，本实施例中采用的是NaCl；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量3万的聚乳酸颗粒加入到氯仿溶剂中得到浓度为0.05g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至150℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温60分钟，然后根据所需结晶度进行淬火/退火，本实施例中，将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体放入低温(-30～10℃)淬火，得到无定形态的材料；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗24小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料冷冻干燥，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

实施例5

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒，采用的盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，本实施例中采用的是KCl；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量10万的聚乳酸颗粒加入到二氯甲烷溶剂中得到浓度为1g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至180℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温30分钟，然后根据所需结晶度进行淬火/退火，本实施例中将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体置于室温自然冷却，得到结晶度在5％以下的材料；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗24小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料冷冻干燥得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

实施例6

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒，采用的盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，本实施例中采用的是KCl；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量20万的聚乳酸颗粒加入到丙酮溶剂中得到浓度为2g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至180℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温40分钟，然后根据所需结晶度进行淬火/退火，本实施例将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至室温，得到结晶度在5％-15％的材料；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗48小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料常温真空干燥2小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

实施例7

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒，盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，本实施例采用的是CuSO₄；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量50万的聚乳酸颗粒加入到溶剂中得到浓度为8g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至200℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温20分钟，然后根据所需结晶度进行淬火/退火，本实施例是将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温4小时，之后继续线性降温至室温，得到结晶度在15％-25％的材料；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗60小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料常温真空干燥3小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

实施例8

一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒，盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂，本实施例采用的是CuSO₄；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

4)将数均分子量60万的聚乳酸颗粒加入到二甲基亚砜溶剂中得到浓度为10g/L溶液，浓度过高会导致溶剂在致孔层中分散困难，浓度过低会导致聚合物太少，不能有效成型；

6)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体，风干时间应大于5小时；

7)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，热处理是将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至200℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温20分钟，然后根据所需结晶度进行淬火/退火，本实施例将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温10小时以上，之后继续线性降温至室温，得到结晶度大于25％的材料；

8)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗72小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

9)将淋洗过的聚乳酸材料常温真空干燥6小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料，孔径与盐颗粒致孔剂的粒径相当，可用作生物组织工程支架。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：

1)研磨筛选得到平均粒径在10-1000微米之间，粒径分布在±200微米之内的盐颗粒；

2)将盐颗粒平铺于容器底层，形成厚度为1-5毫米的致孔层；

3)将数均分子量3万-60万的聚乳酸颗粒加入到溶剂中得到浓度为0.05g/L-10g/L溶液；

4)将聚乳酸溶液缓速浇入致孔层中，之后在通风状态下自然风干，得到的聚乳酸/致孔盐层复合体；

5)将得到的聚乳酸/致孔盐层复合体进行热处理，然后根据所需结晶度进行淬火/退火；

6)将处理后的产品置于极性溶剂中，浸泡冲洗24-72小时，淋洗去复合体中的致孔剂；

7)将淋洗过的聚乳酸材料冷冻干燥，或常温真空干燥2-6小时，得到拥有不同结晶度的多孔聚乳酸材料。

2.根据权利要求1所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，步骤1)中所述的盐颗粒溶于水或酒精的极性溶剂，不溶于氯仿，二氯甲烷或丙酮的非极性溶剂。

3.根据权利要求2所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，所述的盐颗粒为NaCl、KCl或CuSO₄等常用无机盐。

4.根据权利要求1所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，步骤3)中所述的溶剂为氯仿，二氯甲烷、丙酮或二甲基亚砜。

5.根据权利要求1所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，步骤5)中所述的热处理是将聚乳酸/致孔盐层复合体加热至150-200℃，高于聚乳酸的熔融点，并恒温20-60分钟。

6.根据权利要求1所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，步骤5)中所述的淬火/退火采用以下方法：

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体放入低温淬火，得到无定形态的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体置于室温自然冷却，得到结晶度在5％以下的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至室温，得到结晶度在5％-15％的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温4小时，之后继续线性降温至室温，得到结晶度在15％-25％的材料；

将热处理后的聚乳酸/致孔盐层复合体每小时20℃线性降温至100-110℃之间，恒温10小时以上，之后继续线性降温至室温，得到结晶度大于25％的材料。

7.根据权利要求6所述的一种溶浇/淋洗法制备多孔聚乳酸材料的方法，其特征在于，所述的低温为-30～10℃。