CN1376522A - 一种外形复杂的多孔支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属高分子材料技术领域和生物医学工程领域,具体为一种多孔支架及其制备方法,尤其是一种具有与缺损组织或器官同样复杂外形的可生物降解高分子多孔支架及其制备方法。采用特殊的柔性－刚性复合模具设计和基于溶剂的冷压/粒子浸出法,以生物降解、生物相容高分子为原料,制备出形状复杂的多孔支架。该法简单可行,制得的多孔支架同时具有缺损组织或器官的外形和相连的多孔结构,孔隙率可高达90%以上,支架内部及表面的孔分布均匀,适用于组织工程细胞支架等应用领域。

Description

一种外形复杂的多孔支架及其制备方法

技术领域

本发明属高分子材料技术领域和生物医学工程领域，具体涉及一种外形复杂的多孔支架及其准备方法，尤其是一种外形类似缺损组织或器官的组织工程用可生物降解高分子多孔支架及其制备方法。

技术背景

多孔支架广泛用于化工、制药、生物医学工程等多个技术领域。近年来，随着组织工程研究的迅速发展，多孔支架对组织工程技术和产品的发展起着越来越重要的作用。

组织工程是一种用活细胞再造或修复组织的新方法，其基本原理和方法是将在体外培养的人体细胞种植到具有良好生物相容性且在体内可逐步降解吸收的组织工程多孔支架上，形成细胞-支架复合物，细胞在支架上增殖、分化，然后将此复合物植入机体组织病损部位，在体内继续增殖并分泌细胞外基质，伴随着材料的逐步降解，形成新的与自身功能和形态相适应的组织和器官，从而达到修复病损组织和器官的目的。组织工程技术提供了一种崭新的组织和器官的修复和重建技术，克服了传统的组织或器官移植等治疗方法存在的供体不足和免疫排斥的缺点。这将使组织或器官缺损的治疗从器官移植进入器官制造的新时代。目前，国内外的组织工程研究从细胞分化和扩增、生物材料及多孔支架(即细胞外基质替代物)、组织构建等各个方面全方位展开，部分组织工程产品已进入临床试验阶段。组织工程的技术关键之一在于将具有良好生物相容性和生物降解吸收性能的生物材料制成具有类似缺损组织或器官的特定复杂形状的三维多孔支架。

组织工程多孔支架材料要求同时具有可控的生物降解性和良好的生物相容性，其主体为高分子材料，尤其是可降解合成高分子材料，包括聚乳酸、聚羟基乙酸、二者的共聚物等本体降解高分子和聚酸酐等表面降解高分子。与其它组织工程材料相比，合成高分子具有可大规模生产、重现性好、结构和性能可调范围大和易加工等优越性。组织工程材料在体内逐渐降解并被人体吸收，无需通过二次手术取出，其降解速率要能在较大的范围内调控，以便降解吸收速率能与特定的细胞、组织生长速率相匹配。良好的生物相容性使其植入体内后不引起炎症和排斥反应。

组织工程支架实际上起到细胞外基质的作用，是对细胞外基质的结构和功能的仿生(Trends in Biotechnology，1998，16：224-230)。多孔支架作为细胞种植、增殖、分化和迁移的载体或基质，引导种植在支架多孔结构中的细胞和从周围组织迁移来的细胞的生长，在组织工程中具有重要的作用。组织工程支架的制备主要有两个方面的问题需要解决，即相连的多孔结构和合适的外形。多孔结构提供细胞粘附、增殖、分化的场所，获得营养和氧气、排出代谢产物的通道以及血管化的场所，而支架的外形则决定了最终形成的组织和器官的形状和尺寸。

组织工程多孔支架通常要求孔隙率高达90％，并具有相连的孔结构。形成多孔结构的主要手段有纤维连结、致孔剂浸出、气体发泡、冷冻干燥(或热致相分离)、管状孔道结构预构和三维打印快速成型。纤维连结法采用PGA等结晶性高分子纤维制成织物或无纺物，但力学强度不够高(～10²Pa)(Mikos，J Biomed Mater Res，1993，27：183-189)；冷冻干燥法制备的支架孔径一般偏小(Ma and Zhang，J Biomed Mater Res，1999，46(1)：60-72)；气体发泡法该法避免了使用溶剂和高温，可在温和的条件下引入生长因子，但不易准确控制孔径和孔隙率(Sheridan and Mooney，J Controlled Release，2000，64：91-102)；预先设计的管状孔道结构的孔相连性更好，更有利于支架内的传质过程(Zhang and Ma，JBiomedical Materials Research，2000，52：430-438)；而致孔剂浸出法简单、适用性广，孔隙率和孔尺寸易调节，是一个较通用的方法(Mikos and Langer，Polymer，1994，35(5)：1068-1077)。

形成支架外形的主要手段有手工成型、模具成型和快速成型法，模具成型包括溶剂浇铸、模压、挤出和注射成型等方法。Mikos(美国发明专利5514378及Biomaterials，1993，14(50)：323-330)将由溶剂浇铸、盐粒浸出法制作的多孔膜剪成合适的轮廓形状，然后一层层地粘合起来，得到一定形状的三维多孔支架；Nam and Park(J Biomed Mater Res，53：1-7)将高分子、溶剂、碳酸氢铵粒子的混合物手工制作成股骨形状，然后经气体发泡、盐粒浸出法制得多孔支架。手工成型方法简单，应用方便，为文献中最早报道的成型方法，但所得形状较为简单，制件精度较低，且依赖于操作者的技术。

Thomson(Biomaterials，1998，19：1935-1943)和Gome(Biomaterials，2001，22：883-889)分别采用热压法和注射法制备多孔支架，尽管作者指出该法可用于形状复杂的支架的制备，但文中仅报道了圆柱形或方形等简单形状支架的结果。而在组织工程中应用更多的是与特定组织或器官相匹配的具有复杂形状的三维多孔支架，因而研究开发具有复杂形状的三维多孔支架的制备技术是组织工程研究中迫切需要解决的关键问题。

在溶剂浇铸法中，大量溶剂的存在使得高分子、致孔剂、溶剂复合物有良好的流动性，因而可以进行浇铸成型，制备形状简单、厚度不超过2mm的多孔支架，但在制备形状复杂、厚度较大的多孔支架时，由于溶剂挥发和脱模困难，文献中未见报道采用溶剂浇铸法制备复杂形状的支架。另一方面，溶剂浇铸法制备多孔支架时往往易导致表面皮层的形成，这在组织工程应用中对营养物质和代谢物的传输以及细胞的植入和内生长均不利。我们设想，当高分子、致孔剂、溶剂复合物中溶剂含量较少时，该复合物呈面团状，基本上已失去流动性，但具有较高的柔软性和延展性，因而具有较高的模压成型性，脱模后具有较好的形状保持能力。复合物需要脱出的溶剂量少，且少量溶剂的脱除可在脱模后进行，脱模后因表面积的增大使溶剂挥发速率大大增加，溶剂挥发时间缩短。须脱除的溶剂量少，也会减少或消除形成表面皮层的可能性。因含大量致孔剂粒子的高分子、致孔剂、溶剂复合物的力学性能差、脱模困难，特别是对形状复杂、表面内凹显著的支架更是如此，我们考虑采用特殊的柔性-刚性复合模具设计，通过柔性模具的可变形性来改善该复合物制件的脱模性。基于以上考虑，我们提出一种制备具有与缺损组织或器官同样复杂外形的组织工程用高分子多孔支架的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种形状复杂的多孔支架及其制备方法，尤其是一种具有与缺损组织或器官同样复杂外形的组织工程用可生物降解高分子多孔支架及其制备方法。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，具有与人或动物的缺损组织或器官同样的复杂外形，有利于在组织工程应用中最终形成需要的组织或器官的外形。以上组织或器官包括外耳、鼻、手指、脚趾、气管、角膜、半月板、骨等。其尺寸与真实的人或动物的缺损组织或器官或其一部分相当，或按比例变化。考虑到组织构建实验时细胞用量可能较少，多孔支架的尺寸可小于真实的人或动物的缺损组织或器官的尺寸，一般为真实的人或动物的组织或器官尺寸的1/5～1/2。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，孔隙率为50％以上，一般可达90％以上，最高可达99％以上，并具有相互连通的孔结构。支架内孔分布均匀，支架表面亦为多孔结构，无致密的表面皮层形成。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，孔径尺寸范围为10-900μm，一般为90-450μm，更好的为125～450μm。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，其基本材料采用具有自粘结性、可溶解性、可塑性的材料。一般采用高分子材料，其分子量为1万～300万，一般为3～20万。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，在体内生理环境中可发生降解，降解时间可依组织生长和修复的时间的需要通过高分子结构和组成来加以调整，降解时间范围为1周至2年，一般为1个月至6个月。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，通过特殊设计的柔性-刚性复合模具，采用基于溶剂的冷压/粒子浸出法制备。具体步骤如下：

1、组织或器官模型制作。首先将模型材料制作成所需的组织或器官的形状，得到组织或器官的模型；

2、柔性-刚性模具的设计与制造。将上述组织或器官模型放入模盒中，底部垫平，将柔性模具材料及其固化剂混合好后填入模盒，压实，在室温下固化，脱模得到柔性模具(阴模A)；将阴模A放入模盒中，再放入上述组织或器官模型，重复上述过程得到阴模B；同时，设计并加工金属刚性模具，使柔性模具刚好可放入刚性模具中；

3、高分子/溶剂/致孔剂复合物的制备。将可生物降解的高分子支架材料溶于溶剂A，形成高分子的浓溶液，然后将致孔剂粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物；

4、将柔性模具A放入刚性模具中，填入高分子/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，在室温下保持一定时间以充分定型；

5、脱模后得到具有所需形状的高分子/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下使部分溶剂挥发，然后在真空下脱除剩余溶剂，得到高分子/致孔剂复合物的实心支架；

6、将已不含溶剂的高分子/致孔剂复合物的实心支架放入溶剂B中以浸出致孔剂粒子，待致孔剂粒子完全浸出后，得到湿的多孔支架；

7、将湿的多孔支架从溶剂B中取出，去除溶剂B，得到所需的具有与缺损组织或器官同样复杂外形的组织工程用高分子多孔支架。去除方法可用滤纸或卫生纸将大部分溶剂B吸出，然后真空干燥以脱除其中残留的溶剂B。

本发明制作组织或器官模型时所采用的模型材料包括石膏、蜡、木材、硬质塑料等，组织或器官模型的制作可采用手工制作，也可采用快速成型法制作。

本发明制作柔性模具的材料为高分子弹性体材料，包括硅橡胶材料、聚硫橡胶材料、聚醚橡胶材料等，主要为硅橡胶材料。所用硅橡胶材料包括加聚型硅橡胶和缩聚型硅橡胶。

本发明制作柔性模具的硅橡胶弹性体材料由主剂和固化剂组成，将主剂和固化剂按合适的比例混合均匀，立即填充到模盒中，室温下固化2-30分钟，一般为5-10分钟，脱模即得柔性模具。柔性模具的弹性可由主剂与固化剂的比例来加以调控。硅橡胶主剂与固化剂的比例10∶(0.2-1.5)，一般为10∶(0.5-1.0)。硅橡胶作为模具材料具有弹性和回弹性良好、印模表面光洁而清晰、体积变化小等优点。

本发明中所用的模盒由金属材料或塑料制成，其中，金属材料包括碳钢、不锈钢、铜、铝或其合金等，塑料包括聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等热塑性塑料和酚醛树脂等热固性塑料。模盒有足够的刚性以保证制得的柔性模具有足够的尺寸精度。

本发明所用的刚性模具由金属材料制成，包括碳钢、不锈钢、铜、铝或其合金等。刚性模具有足够的力学强度和刚性以承受成型时的压力。

本发明提出的具有复杂形状的组织工程用高分子多孔支架，采用生物降解、生物相容高分子材料制备。所用高分子材料包括聚羟基羧酸酯、聚原酸酯、聚酸酐或由它们组成的共聚物或共混物的任何一种。以上聚羟基羧酸酯包括聚(D，L-乳酸)(PDLLA)，聚(L-乳酸)(PLLA)，聚羟基乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)等均聚物和乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、己内酯共聚物或其它共聚物。以上PLGA共聚物、己内酯共聚物或其它共聚物的组成范围为3∶97～97∶3。更好的选择包括聚(D，L-乳酸)、聚(L-乳酸)、乳酸-羟基乙酸共聚物。以上乳酸-羟基乙酸共聚物中，乳酸/羟基乙酸摩尔比更好的选择为50∶50----95∶5，最好的选择为90∶10----70∶30。聚乳酸、聚羟基乙酸及二者的共聚物已通过美国FDA认证，可用于临床实验中，现已成功地用于医用缝合线、药物控制释放体系等医药产品。以上可生物降解高分子均有良好的生物相容性，在体内植入不会引发炎症等排斥性反应。以上高分子均可在体内生理环境中发生降解，其降解产物为乳酸、羟基乙酸等低分子量的化合物，亦具有良好的生物相容性，并可通过正常的代谢途径被吸收并最终排出体外。以上生物降解高分子的降解速率可根据组织生长和修复的时间长短，通过改变高分子的结构或组成来加以调整，降解时间范围为1周至2年，一般为1个月至6个月。以上可生物降解高分子的分子量范围为1万至300万，一般为3万至20万。

本发明所用的溶剂包括溶剂A和溶剂B。要求溶剂A可溶解支架材料，但不会改变其结构和性能；对致孔剂不溶解，且不改变致孔剂的性质；具有合适的挥发性，在真空条件下可完全脱除。对于聚乳酸等疏水性可生物降解高分子，所用溶剂A包括三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮中的任何一种或其混合物，最合适的溶剂为三氯甲烷。溶剂B可溶解致孔剂，但不溶解支架材料，亦不会改变其性质。溶剂B具有合适的挥发性，在真空条件下可完全脱除。对于疏水性支架材料/水溶性致孔剂体系，溶剂B一般为自来水、纯净水、去离子水等，更好的选择为去离子水。

本发明所用的致孔剂为结晶或非晶的无机物或有机物粒子，致孔剂粒子溶于溶剂B但不溶于溶剂A。致孔剂粒子不与所用的高分子发生化学反应，且具有良好的生物相容性，残留在多孔支架内的微量致孔剂对生物体无毒害作用。致孔剂不与高分子反应，亦不溶于溶剂A，因而可均匀地分散于高分子溶液中并保持其形状和尺寸，当其被溶剂B溶解后，致孔剂所占据的体积就变为孔隙，形成多孔支架。多孔支架的孔结构和尺寸均由致孔剂形状、尺寸和用量所决定。所用致孔剂粒子包括无机盐粒子、多糖、蛋白质、合成高分子和其它的有机小分子化合物，或由它们所组成的混合物。优先选择钠盐粒子，包括氯化钠、柠檬酸钠、酒石酸钠，粒子用标准筛筛分成不同级分，粒径尺寸范围为10-900μm，一般尺寸范围为90-450μm，最佳尺寸范围为125-450μm。

本发明所用高分子溶液浓度范围为1wt％-50wt％(重量百分比，基于高分子溶液总重量计算)，更佳的浓度范围为1Owt-20wt％，为高分子浓溶液。高分子溶液的浓度根据所用高分子的分子量不同而不同，分子量越高，所用的溶液浓度可低一些。致孔剂用量范围为50wt％-99wt％(基于高分子和致孔剂总重量计算)，更佳的用量范围为80wt％-95wt％；相应的高分子用量范围为50wt％-1wt％，更佳的用量范围为20wt％-5wt％。

本发明中，将致孔剂粒子分散于高分子浓溶液中，边搅拌边使部分溶剂挥发，形成分散均匀的高分子、溶剂、致孔剂复合物。该复合物呈面团状，基本上没有流动性，但有很好的变形性和延展性，可在模具中通过模压成型获得所需的支架外形；脱模后得到的该复合物支架有很好的形状保持能力。

本发明所用模具为特殊设计的柔性-刚性复合模具，柔性模具套在刚性模具中，形成一个整体。刚性模具承受成型时的压力，柔性模具直接与成型对象—高分子、溶剂、致孔剂复合物接触，依靠柔性模具(阴模)内表面的形状形成支架外形。柔性模具由室温固化交联橡胶制成，制作简单、方便，可精确地复制模型的外形。柔性模具的弹性和可变形性使其在脱模时可适当地变形，改善高分子、溶剂、致孔剂复合物支架的脱模性。

本发明中进行冷压成型时，加压方式包括螺栓紧固、夹具等简单的加压方式，也可采用橡胶硫化机或其它压机进行加压的方式。

本发明中，将冷压形成的高分子/溶剂/致孔剂复合物支架先在室温环境下使溶剂A部分挥发，然后在真空条件下脱除残留溶剂A，待溶剂A完全脱除后得到高分子、致孔剂复合物支架。真空干燥温度不超过支架材料的熔点或玻璃化温度，一般不高于50℃。

本发明中，上述高分子、致孔剂复合物支架在溶剂B中浸出致孔剂。将高分子、致孔剂复合物支架放入烧杯中，加入溶剂B，溶剂B用量大大过量，其重量一般为高分子/溶剂/致孔剂复合物支架重量的100-500倍，更好选择200-300倍，每隔2-8小时换一次溶剂B。氯化钠致孔剂是否完全浸出可用硝酸银溶液检验，即将硝酸银配成0.1mol、L的水溶液，滴加到浸出液中，如出现白色沉淀，表明致孔剂未完全浸出，否则，表明致孔剂已完全浸出。

本发明中，将上述已完全浸出致孔剂的湿支架从烧杯中取出，用滤纸或卫生纸吸去大部分溶剂B，然后放入真空烘箱中真空干燥，完全脱除溶剂B后得到具有与缺损组织或器官同样复杂外形的组织工程用高分子多孔支架。真空干燥温度不超过支架材料的熔点或玻璃化温度，一般不高于50℃，干燥时间为1--48小时，依赖于干燥条件和支架内溶剂B的含量。

本发明具有如下特点：

1、本发明采用特殊设计的柔性-刚性复合模具，刚性模具提供承压能力，柔性模具提供精确地形成支架复杂外形和支架顺利脱模的能力，刚柔结合，使制备过程简便、可行。

2、支架制备时成型对象为面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物，该复合物溶剂含量少，具有良好的可塑性和变形性，同时具有很好的形状保持能力，脱模性好于溶剂浇铸法时含大量溶剂的高分子/溶剂/致孔剂复合物，避免了溶剂浇铸法溶剂挥发量大，脱模困难的缺点。因而该法不同于溶剂浇铸、粒子浸出法，可称为基于溶剂的冷压、粒子浸出法。

3、本发明中进行冷压成型时，既可采用螺栓紧固或夹具等简单的加压方式，也可使用橡胶硫化机或其它专用的压机来进行加压。

4、本发明制备的高分子多孔支架具有与缺损组织或器官同样的复杂外形，有利于通过组织工程技术生成与缺损组织或器官同样外形的修复体，达到完全修复的目的。

5、本发明制备的高分子多孔支架孔隙率可高达90％以上，孔相互连通，孔分布均匀，支架表面亦为多孔结构，没有形成致密皮层，因而有利于细胞的粘附、增殖和分化，植入体内后有利于植入部位周围组织细胞的内生长，可用于组织工程领域。

6、本发明采用的致孔剂易溶于水，易从多孔支架中完全除去，如有痕量的残留，因氯化钠是人体必须的成分，蔗糖为人体的能量来源之一，对人体无毒害；且致孔剂价廉易得。

7、本发明提出的多孔支架制备方法避免了高温，有利于热敏感的生物活性因子的引入。

8、本发明提出的多孔支架采用已获广泛认可的生物相容性良好的可生物降解高分子制备，植入体内后有望避免或消除炎症等毒副作用的发生，以更好地符合生物医学的要求。

9、本发明提出的多孔支架制备方法简便、可行、重现性好，有利于大规模生产。

本发明虽然主要针对于具有复杂外形的组织工程用可生物降解高分子多孔支架及其制备方法，但对于其它用途的高分子多孔支架，甚至是含有其它非高分子成分的多孔支架，只要其孔径和孔隙率的范围基本不变，支架材料和溶剂A、致孔剂和溶剂B的溶解关系不变，其准备方法是完全相通的。构成多孔支架的材料应具有自粘结性、可溶解性和可塑性。

附图说明

图1为人耳的硅橡胶柔性模具。其中左图为阴模A，右图为阴模B。

图2为PCL人耳状多孔支架照片。

图3为PCL人耳状多孔支架扫描电子显微镜照片。其中图3(A)为切面，图3(B)为表面。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明的实施方式，但不限于这些实施例。

实施例1，首先用石膏制成人耳模型，放入铜制模盒中，底部垫平；将硅橡胶主剂和固化剂以10克：0.68克的比例混合均匀，然后填入模盒，压实，在室温下固化5分钟，脱模得到柔性模具A(阴模A)；将阴模A放入模盒中，再放入人耳模型，重复上述过程得到阴模B(见图1)；同时，设计并加工铜制刚性模具，使柔性模具刚好可放入刚性模具中；将0.3克粘均分子量为55000的PCL溶于2克氯仿中形成PCL的氯仿浓溶液；将氯化钠致孔剂粒子筛分，取2.7克粒径为280-450μm氯化钠粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物；将柔性模具A放入刚性模具中，填入高分子/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，用螺栓紧固，在室温下保持5分钟以充分定型；脱模，得到具有所需形状的高分子/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下放置过夜使溶剂挥发，然后在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留氯仿，得到高分子/致孔剂复合物的实心支架；剪去边角溢料后放入盛有250ml去离子水的烧杯中以浸出氯化钠盐粒，每4小时换一次水，48小时后用硝酸银水溶液检测，不出现白色沉淀，表明致孔剂粒子已完全浸出；将湿的多孔支架轻轻取出，用卫生纸吸去支架中吸附的大部分水分，再在室温下晾24小时，然后再在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留水分，最终得到具有人耳复杂外形(见图2)的PCL多孔支架，孔隙率89.3％，孔与孔相连，支架表面亦为多孔结构(见图3)。

实施例2，模型制作和柔性-刚性复合模具设计与制造同实施例1。将0.21克粘均分子量为55000的PCL溶于2克氯仿中形成PCL的氯仿浓溶液，将氯化钠致孔剂粒子筛分，取2.79克粒径为280-450μm氯化钠粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物；将柔性模具A放入刚性模具中，填入高分子/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，用螺栓紧固，在室温下保持5分钟以充分定型；脱模，得到具有所需形状的高分子/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下放置过夜使溶剂挥发，然后在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留氯仿，得到高分子/致孔剂复合物的实心支架；剪去边角溢料后放入盛有250ml去离子水的烧杯中以浸出氯化钠盐粒，每4小时换一次水，48小时后用硝酸银水溶液检测，不出现白色沉淀，表明致孔剂粒子完全浸出；将湿的多孔支架轻轻取出，用卫生纸吸去支架中吸附的大部分水分，再在室温下晾24小时，然后再在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留水分，最终得到具有人耳复杂外形的PCL多孔支架，孔隙率90.7％，孔与孔相连，支架表面亦为多孔结构。

实施例3，模型制作和柔性-刚性复合模具设计与制造同实施例1。将0.21克粘均分子量为55000的PCL溶于2克氯仿中形成PCL的氯仿浓溶液，将氯化钠致孔剂粒子筛分，取2.79克粒径为180-280μm氯化钠粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物；将柔性模具A放入刚性模具中，填入高分子/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，用螺栓紧固，在室温下保持5分钟以充分定型；脱模，得到具有所需形状的高分子/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下放置过夜使溶剂挥发，然后在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留氯仿，得到高分子/致孔剂复合物的实心支架；剪去边角溢料后放入盛有250ml去离子水的烧杯中以浸出氯化钠盐粒，每4小时换一次水，48小时后用硝酸银水溶液检测，不出现白色沉淀，表明致孔剂粒子完全浸出；将湿的多孔支架轻轻取出，用卫生纸吸去支架中吸附的大部分水分，再在室温下晾24小时，然后再在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留水分，最终得到具有人耳复杂外形的PCL多孔支架，孔隙率92.0％，孔与孔相连，支架表面亦为多孔结构。

实施例4，模型制作和柔性-刚性复合模具设计与制造同实施例1。将0.21克粘均分子量为41000的PDLLA溶于2克氯仿中形成PDLLA的氯仿浓溶液，将氯化钠致孔剂粒子筛分，取2.79克粒径为280-450μm氯化钠粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的高分子/溶剂/致孔剂复合物；将柔性模具A放入刚性模具中，填入高分子/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，用螺栓紧固，在室温下保持5分钟以充分定型；脱模，得到具有所需形状的高分子/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下放置过夜使溶剂挥发，然后在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留氯仿，得到高分子/致孔剂复合物的实心支架；剪去边角溢料后放入盛有250ml去离子水的烧杯中以浸出氯化钠盐粒，每4小时换一次水，48小时后用硝酸银水溶液检测，不出现白色沉淀，表明致孔剂粒子完全浸出；将湿的多孔支架轻轻取出，用卫生纸吸去支架中吸附的大部分水分，再在室温下晾24小时，然后再在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留水分，最终得到具有人耳复杂外形的PDLLA多孔支架，孔隙率92.6％，孔与孔相连，支架表面亦为多孔结构。

实施例5，所用高分子为粘均分子量为64000的PLLA，用量0.30克，氯仿用量4克，氯化钠粒子用量2.70克。其它同实施例1。制得孔隙率90.3％、孔与孔相连，支架表面亦为多孔结构。

Claims (17)

1、一种具有复杂形状的多孔支架，其特征在于具有与人或动物的缺损组织或器官同样的复杂外形，其尺寸与真实的人或动物的缺损组织或器官或其一部分的尺寸相当，或按比例缩小或放大；其孔隙率范围为50％～99％，且有相互连通的孔结构；孔径尺寸为10～900μm；其表面也为多孔结构。

2、根据权利要求1所述的多孔支架，其特征在于尺寸为真实人或动物的组织器官尺寸的1/5～1/2。

3、根据权利要求1所述的多孔支架，其特征在于孔径尺寸为90～450μm。

4、根据权利要求1所述的多孔支架，其特征在于构成支架的基本材料为具有自粘结性、可溶解性、可塑性的材料，一般为高分子材料，其分子量为1万-300万。

5、根据权利要求1所述的多孔支架，其特征在于构成支架的高分子材料为可生物降解和具有良好生物相容性的聚羟基羧酸酯、聚原酸酯、聚酸酐、或由它们组成的共聚物或共混物中的任何一种。

6、一种如权利要求1所述的多孔支架的制备方法，其特征在于采用柔性-刚性复合模具和基于溶剂的冷压/粒子浸出法，其具体制备步骤如下：

(1)首先将模型材料制作成所需的组织或器官的形状，得到缺损组织或器官的模型；

(2)将上述组织或器官模型放入模盒中，将柔性模具材料主剂及其固化剂混合均匀后填入模盒，压实，在室温下固化，脱模得到柔性模具阴模A；将阴模A放入模盒中，再放入上述组织或器官模型，重复上述过程得到阴模B；同时，设计并加工刚性模具，使柔性模具刚好可放入刚性模具中；

(3)将高分子支架材料溶于溶剂A，形成支架材料的浓溶液，然后将致孔剂粒子加入溶液中，搅拌均匀，待溶剂部分挥发形成面团状的支架材料/溶剂/致孔剂复合物；

(4)将柔性模具A放入刚性模具中，填入支架/溶剂/致孔剂复合物，盖上柔性模具B，再压上金属压板，压实，并在室温下保持一定时间以充分定型；

(5)脱模后得到具有所需形状的支架材料/溶剂/致孔剂复合物的实心支架，在室温下使溶剂挥发，然后在真空下脱除残留溶剂，得到支架材料、致孔剂复合物的实心支架；

(6)将已不含溶剂的支架/致孔剂复合物的实心支架放入溶剂B中以浸出致孔剂粒子，待致孔剂粒子完全浸出后，得到湿的多孔支架；

(7)将湿的多孔支架从溶剂B中取出，去除溶剂B，即得到所需的具有与缺损组织或器官同样复杂外形的组织工程用多孔支架；

上述步骤中，溶剂A为可溶解支架材料但不溶解致孔剂的溶剂，具体为三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮中的任何一种或是其混合物；溶剂B为可溶解致孔剂但不溶解所用支架材料的溶剂，具体为自来水、纯净水、去离子水。

7、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于制作组织或器官模型时所采用的模型材料为石膏、蜡、木材、硬质塑料之一种。

8、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于制作柔性模具的材料为高分子弹性体材料，包括硅橡胶材料、聚硫橡胶材料、聚醚橡胶材料；所用硅橡胶材料包括加聚型硅橡胶和缩聚型硅橡胶。

9、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于所用的模盒由金属材料或塑料制成，其中金属材料为碳钢、不锈钢、铜、铝或其合金，塑料为聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等热塑性塑料和酚醛树脂等热固性塑料。

10、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于所用的刚性模具由金属材料碳钢、不锈钢、铜、铝或其合金制成。

11、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于柔性模具可以套在刚性模具中形成一个整体，刚性模具提供承受压力的能力，柔性模具提供精确地形成支架外形和改善支架脱模性的能力。

12、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于所用的致孔剂粒子溶于溶剂B但不溶于溶剂A，具体为氯化钠、柠檬酸钠、酒石酸钠、蔗糖、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠任一种或其混合物。

13、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于所用致孔剂粒径范围为10-900μm，致孔剂用量范围为50wt％-99wt％。

14、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于配制的支架材料溶液的浓度范围为1wt％-50wt％，为浓溶液范畴。

15、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于冷压成型时加压方式采用螺栓紧固、夹具、橡胶硫化机或其它压机的加压方式。

16、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于成型温度低于高分子材料的熔点或玻璃化温度。

17、根据权利要求6所述的多孔支架的制备方法，其特征在于成型温度通常为室温。

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