CN1404881A - 一种多孔壳聚糖管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备多孔壳聚糖管的方法,属于生物医用材料领域。本方法以壳聚糖、醋酸、氢氧化钠为原料,先在模具内加入壳聚糖的醋酸溶液,再插芯模,然后进行冷冻干燥成型,脱模即得大于150mm以上的壳聚糖管。采用改进了的冷冻干燥工艺,制备出壁厚0.2~1mm,内径0.5~8mm,平均孔径0.02~0.1mm,孔隙率20%~90%,长度150mm以上的多孔壳聚糖管。同时还可制备外壁无孔或内壁无孔的半贯通多孔管。本发明制备的多孔壳聚糖管,具有一定的弹性和强度,可生物降解,其代谢产物对人体无毒副作用,可用于组织修复用材料或组织工程支架材料。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料加工领域,特别涉及一种多孔壳聚糖管的制备方法。
背景技术
壳聚糖是一种天然多糖,生物相容性好,可生物降解,被广泛应用于生物医学领域。壳聚糖没有熔点,升温只能碳化而不能软化或熔解,所以无法通过挤塑、浇铸等方法加工成管。目前主要采用旋转蒸发法制备壳聚糖管,但这种方法费时费力,制备的管子无孔且不均匀。中国专利公开号CN1262961A,公开日2000年8月16日,名称为“用于神经修复的壳聚糖导管”中公开了采用冷冻干燥法制备壳聚糖导管,但由于模具的设计和制备工艺均存在缺陷,很难制备长度大于20mm的壳聚糖管。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔壳聚糖管的制备方法。其特征在于以壳聚糖、醋酸、氢氧化钠为原料,先在模具内加入壳聚糖的醋酸溶液,再插芯模,然后进行冷冻干燥成型,脱模即得长度大于150mm的壳聚糖管。其工艺过程为
(1)在醋酸溶液中加入壳聚糖,搅拌溶解,过滤,用抽气泵减压消除气泡,其气压小于100Pa。
(2)在不锈钢管上套接锥形底座,分次加入壳聚糖溶液,并减压消除气泡。
(3)待溶液高度低于管口5~20mm时,在套管上套接顶盖,通过顶盖中心圆孔向溶液中插入芯模,使芯模位于套管中心并插到模具底部,将盛有壳聚糖溶液的模具置于-5℃~-196℃冷冻8~15小时,待完全冷冻后取出,去除模具的底座和顶盖,用自来水冲洗套管,使冻结的壳聚糖管表层融化,取下套管,然后将带有芯模的壳聚糖管置于低温中继续冷冻。
(4)将冻结成型的壳聚糖管置于冷冻干燥机中干燥,除去水分。
(5)取出干燥的壳聚糖管,置于氢氧化钠溶液中浸泡8~15分钟,除去残余的乙酸;并用去离子水洗涤至中性,再用pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液平衡10~30分钟,用滤纸吸取壳聚糖管表面水分,置于烘箱中干燥,最后取出芯模,得多孔壳聚糖管。
所述壳聚糖管还可以制成外壁无孔管,可将带芯模的多孔壳聚糖管放置在壳聚糖溶液中浸渍8~15分钟,让其表面均匀涂覆一层壳聚糖溶液,置于烘箱中干燥,然后在氢氧化钠的溶液中浸泡15~25分钟,水洗、磷酸盐缓冲溶液平衡、干燥,制得外壁无孔的半贯通壳聚糖管。
所述壳聚糖管还可以制成内壁无孔管,可先在芯模上附着一定厚度的无孔壳聚糖膜,然后插入盛有壳聚糖溶液的模具中,低温冻结,冷冻干燥,脱酸、水洗、平衡,最后干燥脱模,制得内壁无孔的半贯通壳聚糖管。
所述制备壳聚糖管的模具是在套管的下端套上锥形底座,上端套上有中心孔的顶盖,芯模通过顶盖中心孔插到锥形底座上,芯模的内芯为不锈钢棒,外层为聚四氟乙烯管。
本发明的有益效果是利用本方法能制备壁厚0.2~1mm,内径0.5~8mm,平均孔径0.02~0.1mm,孔隙率20%~90%,长度150mm以上多孔壳聚糖管,同时还可制备外壁无孔或内壁无孔的半贯通多孔管。其特点是:(1)模具采用锥形底座、制备工艺中先加入溶液后插入芯模,这样既利于粘度较大的壳聚糖溶液的加入,又能保证芯模处于套管中心;(2)芯模的内芯为不锈钢棒,外层为聚四氟乙烯套管,这样可保证芯模的刚性且利于冷冻过程中的传热,同时便于壳聚糖管的脱模;(3)采用先取下套管后冷冻干燥的方法,这样有利于干燥过程中的传质传热,减少干燥时间,可制备出均匀的长度较大的多孔壳聚糖管;(4)制备外壁无孔或内壁无孔的半贯通多孔管,其刚性和强度高于全贯通多孔管,可适合于不同组织的修复需要。
附图说明
图1示出本发明所使用的模具结构示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明所使用的模具结构示意图。模具是在套管1的下端套上锥形底座2,上端套上有中心孔的顶盖3,芯模4通过顶盖3中心孔插到锥形底座2上,其芯模4的内芯5为不锈钢棒,外层6为聚四氟乙烯管。下面是制备多孔壳聚糖管的实施例。通过具体实施方式,结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
①在1%(v/v)醋酸溶液中加入脱乙酰度为83%的壳聚糖,搅拌溶解,配制成2%(m/v)的壳聚糖溶液,200目尼龙布过滤。置于真空干燥箱,室温减压抽气,气压小于100Pa,消除溶液中的气泡。
②在长度为200mm、内径16mm的不锈钢管1上套接锥形底座2,分次加入壳聚糖溶液,减压消除气泡。
③待溶液高度为185mm时,在套管1上套接顶盖3,通过顶盖3中心圆孔向壳聚糖溶液7中插入外径为6mm的芯模4,使芯模4位于套管1中心并插到锥形底座2的底部。芯模4的内芯为不锈钢棒5,外层为聚四氟乙烯管6。
④将盛有壳聚糖溶液的模具置于-20℃冷冻12小时。取出,去除模具的底座2和顶盖3。用自来水冲洗套管1,使冻结的壳聚糖管表层融化,脱去套管1。然后将芯模4和冻结壳聚糖管7置于-20℃冰箱中继续冷冻2小时。
⑤将冻结成型的壳聚糖管置于冷冻干燥机中干燥,主干温度-40℃,主干压力12Pa。10小时后,壳聚糖管干燥完全。
⑥取出壳聚糖管,置于2%氢氧化钠溶液中浸泡10分钟,除去残余的乙酸。去离子水洗涤至中性,再用pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液平衡30分钟。用滤纸吸取壳聚糖管表面水分,置于60℃烘箱中干燥。最后取出芯模4,得多孔壳聚糖管。
本实施例制得的多孔壳聚糖管长度为150mm,内径6mm,壁厚为0.5mm,平均孔径0.052mm,孔隙率为75%。
实施例2
将实施例1中制得的带芯模的多孔壳聚糖管放置在2%(m/v)壳聚糖溶液中浸渍10分钟,让其表面均匀涂覆一层壳聚糖溶液,置于60℃烘箱中干燥,2%氢氧化钠溶液中浸泡20分钟脱酸,水洗、磷酸盐缓冲溶液平衡、干燥,制得外壁无孔的半贯通壳聚糖管。
本实施例制得的多孔壳聚糖管长度为150mm,内径6mm,壁厚为0.55mm,其中外壁无孔部分厚0.06mm,平均孔径0.052mm,孔隙率为68%。
实施例3
先在芯模上均匀涂覆一层壳聚糖溶液,置于60℃烘箱中干燥,重复两次,即在芯模上附着了一层无孔壳聚糖膜,然后插入盛有壳聚糖溶液的模具中,其他工艺过程和工艺条件如同实施例1,最后制得内壁无孔的半贯通壳聚糖管。
本实施例制得的多孔壳聚糖管长度为150mm,内径6mm,壁厚为0.58mm,其中内壁无孔部分厚0.09mm,平均孔径0.052mm,孔隙率为62%。
Claims (4)
1.一种多孔壳聚糖管的制备方法,其特征在于:以壳聚糖、醋酸、氢氧化钠为原料,先在模具内加入壳聚糖的醋酸溶液,再插芯模,然后进行冷冻干燥成型,脱模即得长度大于150mm的多孔壳聚糖管,其工艺过程为:
①在醋酸溶液中加入壳聚糖,搅拌溶解,过滤,用抽气泵减压消除气泡,其气压小于100Pa;
②在不锈钢管上套接锥形底座,分次加入壳聚糖溶液,并减压消除气泡;
③待溶液高度低于管口5~20mm时,在套管上套接顶盖,通过顶盖中心圆孔向溶液中插入芯模,使芯模位于套管中心并插到模具底部,将盛有壳聚糖溶液的模具置于-5℃~-196℃冷冻8~12小时,待完全冷冻后取出,去除模具的底座和顶盖,用自来水冲洗套管,使冻结的壳聚糖管表层融化,取下套管,然后将带有芯模的壳聚糖管置于低温中继续冷冻;
④将冻结成型的壳聚糖管置于冷冻干燥机中干燥,除去水分;
⑤取出干燥的壳聚糖管,置于氢氧化钠溶液中浸泡8~15分钟,除去残余的乙酸;并用去离子水洗涤至中性,再用pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液平衡10~30分钟,用滤纸吸取壳聚糖管表面水分,置于烘箱中干燥,最后取出芯模,得多孔壳聚糖管。
2.根据权利要求1所述多孔壳聚糖管的制备方法,其特征在于:该方法还可以制成外壁无孔的壳聚糖管,即可将带芯模的多孔壳聚糖管放置在壳聚糖溶液中浸渍8~15分钟,让其表面均匀涂覆一层壳聚糖溶液,置于烘箱中干燥,然后在氢氧化钠的溶液中浸泡15~25分钟,水洗、磷酸盐缓冲溶液平衡、干燥,制得外壁无孔的半贯通壳聚糖管。
3.根据权利要求1所述多孔壳聚糖管的制备方法,其特征在于:该方法还可以制成内壁无孔的壳聚糖管,即可先在芯模上附着一定厚度的无孔壳聚糖膜,然后插入盛有壳聚糖溶液的模具中,低温冻结,冷冻干燥,脱酸、水洗、平衡,最后干燥脱模,制得内壁无孔的半贯通壳聚糖管。
4.根据权利要求1所述制备多孔壳聚糖管的模具,其特征在于:模具是在套管的下端套上锥形底座,上端套上有中心孔的顶盖,芯模通过顶盖中心孔插到锥形底座上,其芯模的内芯为不锈钢棒,外层为聚四氟乙烯管。
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