一種海藻酸鈣纖維增強的組織工程復合支架制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海藻酸鈣纖維增強的組織工程復合支架制備方法，屬于生物醫(yī)用材料【技術領域】。它利用相分離技術制備聚酯與海藻酸鈣纖維復合支架，以聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯為基體，以直徑約20μm，長度1－4mm的海藻酸鈣短纖維為增強體。制得的三維復合支架孔隙率高達90％以上，利于營養(yǎng)物質和代謝物的輸送，適合細胞的黏附、生長和分化。采用海藻酸鈣纖維增強后，不僅大幅度提高了復合支架的力學性能，而且調節(jié)了復合支架的化學組成，改善了復合支架的生物相容性。本制備方法簡單可行，所制備的復合支架能廣泛應用于組織工程領域。
【專利說明】一種海藻酸鈣纖維增強的組織工程復合支架制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海藻酸鈣纖維增強的組織工程復合支架的制備方法，屬于生物醫(yī)用材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]海藻酸是一種天然聚陰離子多糖，其化學組成為β -D 一甘露糖醛酸和a -L-古洛糖醛酸經過1，4 一苷鍵形成的線性聚合物。海藻酸鹽的生產歷史已有一個多世紀，一般從褐藻、紅藻、馬尾藻和海帶中提取，通常得到的是分子量在7~15萬的海藻酸鈉，目前廣泛地應用于食品、造紙、化妝品和醫(yī)藥領域。
[0003]海藻酸鹽無毒、可降解、與細胞有良好的生物相容性，被公認為是一種理想的天然生物醫(yī)用高分子材料。在組織工程領域，海藻酸鈉水溶液采用多價離子(通常為二價鈣離子)交聯后可制成各種穩(wěn)定水凝膠，用于培養(yǎng)干細胞、成骨細胞、胰島細胞等，細胞能保持活性并良好生長。但海藻酸鈣凝膠親水性太強，使其與細胞的相互作用較弱，而且海藻酸鈣中的鈣離子易與溶液中的單價離子發(fā)生離子交換使其強度不穩(wěn)定。因此，在組織工程支架的制備過程中，海藻酸鹽多與陽離子的天然多糖殼聚糖復合，通過形成穩(wěn)定的聚電解質來調節(jié)親水性、提高復合支架的強度和結構穩(wěn)定性。Meng等制備了海藻酸鈣/殼聚糖聚電解質復合膜，斷裂強度可達52.16MPa，在各種pH和離子強度的溶液中均有良好的穩(wěn)定性，可應用于傷口敷料和藥物釋放領域(Meng等，J Mater Sci Mater Med, 21 (2010)1751-1759)。Florczyk等通過調節(jié)制備參數制備了不同孔徑的海藻酸鈣/殼聚糖三維復合支架，成骨細胞在該復合支架上生長良好(Florczyk等，J Biomed Mater Res A, 98(2011) 614-620)。上海`大學尹靜波等公開了一種海藻酸鈉-殼聚糖皮膚組織工程支架材料及其制備方法，制得的復合支架孔徑在100-150μπι，孔隙率大于90%，拉伸強度達到I 一8MPa (CN201210339539.0)。
[0004]海藻酸鹽除了作為支架的基本材料外，可溶性的海藻酸鹽還可配制成一定濃度的水溶液，過濾、脫泡后經過噴絲板擠出后送入含有鈣離子的凝固浴中，形成不溶于水的海藻酸鈣纖維。目前海藻酸鈣纖維主要通過非織造布工藝制成各種醫(yī)用敷料、繃帶、傷口充填物等，廣泛地應用于醫(yī)療領域，但直接利用海藻酸鈣纖維制備組織工程復合支架的研究和應用尚未見報導。海藻酸鈣纖維具有良好的生物相容性，較高的力學強度，在人體體液中穩(wěn)定性較好，如能與合成聚酯材料復合制成聚酯一海藻酸鈣纖維復合支架，則能取長補短，制備出綜合性能優(yōu)良的組織工程復合支架。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的主要設想是采用海藻酸鈣纖維作為增強體，以聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯為基體，利用相分離技術制備各種復合支架。復合支架一方面通過海藻酸鈣纖維增強支架的力學性能，提高支架的結構穩(wěn)定性；另一方面通過復配調節(jié)復合支架的化學組成，調控支架的降解速率和提高支架的生物相容性，從而獲得綜合性能優(yōu)良的組織工程復合支架。
[0006]本發(fā)明中復合支架的制備方法具體如下。
[0007](I)在50 °C的恒溫水浴中，將聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯溶解于四氫呋喃或吡啶溶劑中，溶液的質量濃度在3 - 12%之間。
[0008](2)將直徑為10-30 μ m的海藻酸鈣纖維剪成長度為I 一 4 mm的短纖維，按照一定比例加入到上述聚酯溶液中，電磁攪拌均勻后放入預冷的成型模具中。在一 18 °C條件下，將溶液冷凍12小時以上，制得凝膠。
[0009](3)凝膠在4°C條件下水置換2天，去除有機溶劑。
[0010](4)將水置換后的凝膠再次在一 18 °C條件下冷凍12小時后，在一 60 °C，壓力低于30 Pa的條件下冷凍干燥3天，制得海藻酸鈣纖維增強的復合支架。
[0011]本發(fā)明制得的復合支架外觀呈白色，內部多孔，呈三維貫通結構，孔隙率可高達90%以上，利于細胞的粘附和增殖以及營養(yǎng)物質和代謝物的輸送。加入的海藻酸鈣纖維均勻分布在復合支架中，大幅度增強了支架的力學性能，其壓縮模量與未添加海藻酸鈣纖維的支架相比可提高40% — 300%。本發(fā)明中，所選材料均為生物相容性好的合成或天然聚合物，制備方法簡單可行，可用作組織工程支架。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具 體實施例，對本
【發(fā)明內容】
作進一步的說明，但本發(fā)明的實現方式并不局限于此。
[0013]實施例1:稱取2.0 g聚乳酸，在50 1:下溶解于20 ml四氫呋喃中。海藻酸鈣纖維剪成長度I 一 2 mm的短纖維，加入量為0.36g，電磁攪拌均勻。將混合溶液分樣倒入預冷的玻璃稱量瓶中，放置在一 18 °C的冰柜中冷凍12小時以上，形成聚乳酸一海藻酸鈣纖維混合凝膠。將混合凝膠在4 °C條件下水置換2天，每天換水4次，去除四氫呋喃溶劑。將水置換后的混合凝膠再次在一 18 °C條件下冷凍12小時后，將其放入真空干燥機中，在一 60°C，壓力30Pa條件下凍干3天，制得聚乳酸一海藻酸鈣纖維復合支架。
[0014]實施例2:稱取1.0 g聚乳酸/乙醇酸共聚物，在50 1:下溶解于20 ml吡啶中。海藻酸鈣纖維剪成長度2 — 4 mm的短纖維，加入量為0.2g，電磁攪拌均勻。將混合溶液分樣倒入預冷的玻璃稱量瓶中，放置在一 18 °C的冰柜中冷凍12小時以上，形成聚乳酸/乙醇酸一海藻酸鈣纖維混合凝膠。將混合凝膠在4 °C條件下水置換2天，每天換水4次，去除吡啶溶劑。將水置換后的混合凝膠再次在一 18 °C條件下冷凍12小時后，將其放入真空干燥機中，在一 60 °C，壓力30Pa條件下凍干3天，制得聚乳酸/乙醇酸一海藻酸鈣纖維復合支架。
[0015]實施例3:稱取1.6 g聚己內酯，在50 °〇下溶解于20 ml四氫呋喃中。海藻酸鈣纖維剪成長度I 一 2 _的短纖維，加入量為0.64g，電磁攪拌均勻。將混合溶液分樣倒入預冷的玻璃稱量瓶中，放置在一 18 °C的冰柜中冷凍12小時以上，形成聚己內酯一海藻酸鈣纖維混合凝膠。將混合凝膠在4 °C條件下水置換2天，每天換水4次，去除四氫呋喃溶劑。將水置換后的混合凝膠再次在一 18 °C條件下冷凍12小時后，將其放入真空干燥機中，在一 60 °C，壓力30Pa條件下凍干3天，制得聚己內酯一海藻酸鈣纖維復合支架。
【權利要求】
1.一種海藻酸鈣纖維增強的組織工程復合支架的制備方法，其特征在于包括如下操作步驟: (1)配制一定濃度的聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯溶液； (2)加入一定比例的海藻酸鈣纖維，電磁攪拌均勻； (3)將混合溶液置于成型模具中，在-18°C條件下，將溶液冷凍12小時以上，制得聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯和海藻酸鈣纖維的復合凝膠； (4)在4°C條件下，水置換復合凝膠中的溶劑，時間為2天，每天換去離子水4次； (5)將水置換后的復合凝膠取出，再次在一18°C條件下冷凍12小時以上； (6)將冷凍物在冷凍干燥機中凍干3天以上，制得海藻酸鈣纖維增強的復合支架。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所使用的聚乳酸，分子量在5~10萬之間，溶劑為四氫呋喃，聚乳酸的質量濃度在3~12%之間。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所使用的聚乳酸/乙醇酸共聚物，分子量在5~20萬之間，溶劑為吡啶，聚乳酸/乙醇酸共聚物的質量濃度在3~12%之間。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所使用的聚己內酯，分子量在7~9萬之間，溶劑為四氫呋喃，質量濃度在3~12%之間。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所使用的海藻酸鈣纖維，直徑在10~.30 μ m之間， 長度在1~4mm之間，海藻酸鈣纖維與聚乳酸、聚乳酸/乙醇酸共聚物或聚己內酯的質量配比在5:100~40:100之間。
【文檔編號】A61L27/26GK103599564SQ201310586314
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】汪學軍, 樓濤, 宋國君 申請人:青島大學