CN106620857A - 一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法 - Google Patents

一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法，是将聚乳酸与无机粒子复合物25～40％、聚乙烯醇30～45％以及碳酸氢钠25～40％制备成混合溶液后，进行进行纺丝，得到聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维，并将纳米纤维在超临界CO2中处理的方法，通过控制处理压力和处理温度，制得中间产品，将所得到的中间产品在循环水浴中沥滤后真空烘干，即可得到孔隙率达68～74.0％、泡孔尺寸为20～200微米、内部相互连通通道尺寸约为20～200微米的多孔状材料的组织工程支架。本发明提供的制备方法无需采用溶剂和交联剂等即可完成较低温度状态下纤维间的交联与融合，不会产生细胞毒性。

Description

一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法
技术领域
本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法。
背景技术
组织工程支架材料是能与组织活体细胞结合并能植入生物体内的材料，它可为细胞提供获取营养、气体交换、排泄废物和生长发育的场所，也是形成新的具有形态和功能的组织、器官的物质基础。
对于组织工程支架而言，组织工程支架材料是组织缺损再生的关键。组织工程支架材料的孔隙率和孔隙大小是影响组织工程支架材料性能的重要因素。除了要求组织工程支架材料具有较高的孔隙率以外，对孔隙大小也有严格要求，孔隙太小，细胞无法进入孔隙或阻碍细胞繁殖和扩增；孔隙太大，细胞粘附不住，失去作为支架的作用。
常用的制备组织工程支架的方法有相分离法、溶液浇铸-粒子洗出法、纤维粘接法及气体发泡法等。但是，现有技术均采用交联剂或溶剂等使聚合物纤维之间交联在一起。现有技术中采用的溶剂以及交联剂等很难去除干净，从而在组织工程支架材料在使用时产生细胞毒性，引起周围组织炎性反应，破坏细胞及组织的生物活性，影响新组织的形成和修复效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架，为可满足细胞生长要求的多孔状材料，该方法无需溶剂和交联剂，制备得到组织工程支架。
本发明是通过以下技术方案实现的：
(1)将高分子原料聚乳酸与无机粒子复合物、聚乙烯醇以及致孔剂碳酸氢钠按照下述体积百分比配制而成的混合溶液：
配比：聚乳酸与无机粒子复合物(颗粒状) 25～40％，
聚乙烯醇(粉末状) 30～45％，
碳酸氢钠(粉末状) 25～40％，
其中，聚乳酸与无机粒子复合物与碳酸氢钠的体积百分比要保证1:1；
(2)将步骤(1)的原料混合液进行纺丝，得到聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维；
(3)将步骤(2)的聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维放入组织工程支架模具中，然后将装有纳米纤维的组织工程支架模具放入压力为12MPa～25MPa的超临界CO2中处理，控制处理温度为40～150℃，然后减压排出CO2，制得中间产品，将所得到的中间产品在循环水浴中沥滤后真空烘干，即可得到孔隙率达68～74.0％、泡孔尺寸为20～200微米、内部相互连通通道尺寸为20～200微米的多孔状材料的聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架。
优选的，所述超临界CO2中处理温度为35～200℃。
优选的，所述超临界CO2中处理时间为0.5～48小时。
优选的，所述超临界CO2中处理压力为10MPa～30MPa。
优选的，所述排出CO2的温度为4～350℃。
优选的，所述排出CO2的时间为5秒～20分钟。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法，采用将聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维在超临界CO2中处理的方法，通过控制处理压力和处理温度，得到组织工程支架。由于超临界CO2具有一定溶剂性质，在可降解聚合物类纤维的表面产生微融化作用，当减压排出CO2后，接触的聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维之间表面融化部分固化交联在一起，从而形成具有良好力学性能的组织工程支架。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供的制备方法无需采用溶剂和交联剂等即可完成较低温度状态下纤维间的交联与融合，不会产生细胞毒性。
2.发泡过程中不但有微孔发泡成型的物理发泡剂(超临界二氧化碳)产生发泡作用，还同时有化学发泡剂碳酸氢钠分解所得气体的发泡作用，这种物理化学联合发泡方法使得最终得到的聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架满足了生物细胞生长的要求。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法是通过以下过程实现的：
(1)将聚乳酸与无机粒子复合物(颗粒状)、聚乙烯醇(粉末状)、碳酸氢钠(粉末状)按照体积比1：1：1配制成混合溶液；
(2)将步骤(1)的原料混合液进行纺丝，得到聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维；
(3)将步骤(2)的聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维放入组织工程支架模具中，然后将装有纳米纤维的组织工程支架模具放入压力为20MPa的超临界CO2中处理，控制处理温度为55℃，处理1小时，然后减压排出CO2，控制时间为1分钟，减压时的温度控制在70℃，制得中间产品，将所得到的中间产品在循环水浴中沥滤后真空烘干，即可得到孔隙率达68.2％、泡孔尺寸为20～300微米、内部相互连通通道尺寸为20～200微米的多孔状材料的聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架，即泡孔间连通通道与泡孔尺寸相当，利于细胞在支架上附着生长，同时也可以保证细胞迁移进入支架材料内部。
实施例2
将聚乳酸与无机粒子复合物(颗粒状)、聚乙烯醇(粉末状)、碳酸氢钠(粉末状)按照体积比3：2：3配制，与实施例1相同的步骤，参数进行调整，其中超临界CO2中处理控制温度为55℃，处理1小时，然后减压排出CO2，控制时间为1分钟，减压时的温度控制在70℃，制得内部相互连通的多孔状材料聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架，所得多孔状材料的孔隙率为73.8％，泡孔尺寸为20微米-250微米，内部相互连通通道尺寸为20微米-200微米。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做。

Claims (2)

1.一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法，其特征是，步骤如下：
(1)将聚乳酸与无机粒子复合物、聚乙烯醇以及碳酸氢钠按照下述体积百分比配制而成混合溶液：
配比：聚乳酸与无机粒子复合物 25～40％，
聚乙烯醇 30～45％，
碳酸氢钠 25～40％；
(2)将步骤(1)的原料混合液进行纺丝，得到聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维；
(3)将步骤(2)的聚乳酸与无机粒子复合物纳米纤维放入组织工程支架模具中，然后将装有纳米纤维的组织工程支架模具放入压力为12MPa～25MPa的超临界CO2中处理，控制处理温度为40～150℃，然后减压排出CO2，制得中间产品，将所得到的中间产品在循环水浴中沥滤后真空烘干，即可得到孔隙率达68～74.0％、泡孔尺寸为20～200微米、内部相互连通通道尺寸为20～200微米的多孔状材料的聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸与无机粒子复合物组织工程支架的制备方法，其特征是，所述超临界CO2中处理时间为0.5～48小时。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110292658A (zh) * 2018-03-21 2019-10-01 华东理工大学 一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法

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