一種多孔納米纖維管狀支架的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種多孔納米纖維管狀支架的制備方法，包括：（1）將左旋聚乳酸PLLA與其他聚合物溶解于溶劑中，得到聚合物溶液；（2）將上述聚合物溶液注入到管狀模具中，迅速置于低溫下使其發(fā)生相分離；然后取出，并退去管狀模具外殼，將相分離后的聚合物凝膠與芯部模具一起浸泡于冰水中，再取出芯部模具，并把繼續(xù)將聚合物凝膠浸泡于去離子冰水中交換溶劑，得到管狀支架；（3）最后將得到的管狀支架冷凍干燥48-120小時(shí)，即得。本發(fā)明專利技術(shù)操作簡(jiǎn)單、不需外加致孔劑、可大批量生產(chǎn)、制備成本較低；本發(fā)明專利技術(shù)制備的管狀支架具有類似于人體組織細(xì)胞外基質(zhì)的納米纖維結(jié)構(gòu)，還具有孔徑和孔隙率可調(diào)的多孔結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞的長(zhǎng)入和新生組織的重建。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于管狀組織工程支架的制備領(lǐng)域，特別涉及。
技術(shù)介紹
人體中含有很多管腔狀組織，如心血管、外周血管、神經(jīng)導(dǎo)管、食道、腸道、膽管、尿道和骨等，修復(fù)這些組織的缺損經(jīng)常要用到管狀的組織支架。在這些管狀組織的病變中，心血管疾病是威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一，對(duì)缺損和嚴(yán)重病變的血管通常需施行移植手術(shù)。目前，臨床上常用自體血管如大隱、乳內(nèi)動(dòng)脈作為移植物。但自體血管來(lái)源有限，且自體移植易對(duì)人體造成二次損傷。使用異體移植的支架易引起免疫排斥反應(yīng)。目前比較成熟的方法是應(yīng)用人工合成的血管假體如膨化聚四氟乙烯(ePTFE)和滌綸(Dacron)作為動(dòng)脈替代物重建動(dòng)脈。這些人造血管用于大、中動(dòng)脈的替代效果令人滿意，但是在用于小口徑 (<6mm)血管替代時(shí)，由于人工血管管壁缺少內(nèi)皮細(xì)胞，小口徑血流速度緩慢導(dǎo)致移植早期急性血栓形成，移植后期吻合口內(nèi)膜增生引起管腔狹窄直至閉塞，通暢率很難達(dá)到要求。基于組織工程技術(shù)構(gòu)建的細(xì)胞_生物材料復(fù)合物,經(jīng)體外構(gòu)建后植入體內(nèi)，與宿主血管組織融合和組織的重塑，恢復(fù)血管連續(xù)性和血液通暢，被認(rèn)為是理想的血管替代物。血管組織工程包括三維支架、種子細(xì)胞、必要的生長(zhǎng)因子三個(gè)部分。其中，血管支架起著支撐細(xì)胞生長(zhǎng)、引導(dǎo)組織再生、控制組織結(jié)構(gòu)和釋放活性因子等作用，是決定組織工程成敗的關(guān)鍵因素之一。理想的血管支架應(yīng)具備以下特點(diǎn)(1)仿生細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的結(jié)構(gòu)和功能；(2)良好的相容性和可控的降解率；(3)具有一定的孔隙結(jié)構(gòu)；(4)具有與天然血管相匹配的力學(xué)性能，便于血液流動(dòng)；(5)有活性生長(zhǎng)因子的釋放。目前臨床上使用的血管支架各具優(yōu)缺點(diǎn)，如合成的非降解材料不支持內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)，移植后支架在體內(nèi)無(wú)法被吸收、降解，其構(gòu)建的血管不是真正意義上的組織工程血管，而自體異體移植的血管由于其來(lái)源有限，無(wú)法滿足需求。理想的組織血管支架應(yīng)能在愈合過(guò)程中隨著支架的降解而重塑，從而形成一條與宿主主動(dòng)脈具有相同機(jī)械性能和生物性能的新血管，除了在結(jié)構(gòu)與功能的仿生外，還要有利于細(xì)胞的分化，識(shí)別，起到缺損血管的重塑過(guò)程。為了仿生天然血管的結(jié)構(gòu)與功能，支架的，結(jié)構(gòu)取決于制備方法。從微觀上看，細(xì)胞外基質(zhì)由纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成(其中膠原纖維的直徑為50-500nm)，因此以亞微米或納米纖維制備的細(xì)胞支架最大程度仿生人體內(nèi)ECM的物理結(jié)構(gòu)。制備納米纖維的結(jié)構(gòu)方法有很多，目前最主要的有靜電紡絲和相分離法。用靜電紡絲的方法可以形成長(zhǎng)納米纖維。如中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?3137309. 7)公開(kāi)了一種靜電紡絲制備組織工程支架材料的方法和裝置，這種方法具有材料來(lái)源廣泛和易于成型的特點(diǎn)，但通常難以控制其孔隙結(jié)構(gòu)，利用相分離方法在制備三維多孔支架方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。相分離技術(shù)是制備聚合物多孔材料的重要方法，其過(guò)程是在一定條件下將聚合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，保持溶液溫度高于相分離點(diǎn)，高分子鏈在溶劑中充分舒展；當(dāng)溫度下降到熱力學(xué)不穩(wěn)定區(qū)或有非溶劑存在時(shí)，溶液發(fā)生相分離，形成聚合物貧相和富相；在降溫條件下，聚3合物富相區(qū)再將溶劑以凍干或置換的方式脫除，得到多孔聚合物材料。對(duì)于半晶態(tài)聚合物如PLLA，通過(guò)控制溶劑組合、聚合物濃度、熱退火、溶劑交換和冷凍溫度等條件可得到納米纖維多孔支架。在管狀組織的重建過(guò)程中，支架必須提供較大的孔徑以利用細(xì)胞的長(zhǎng)入，粒子浙濾是最常用的致孔手段。如Ma課題組(Biomaterials，2010，31:7971-7977)用糖球作為致孔劑制備具有大孔連通的納米纖維支架用于血管再生，但這種完全連通的大孔結(jié)構(gòu)不僅犧牲了支架的力學(xué)強(qiáng)度，也存在血液滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。S. Ramakrishna等 (Polymer, 2009，50:4128-4138)采用二氧六環(huán)和水為混合溶劑溶解PLLA，通過(guò)熱致相分離制備了大孔納米纖維支架，但單純的PLLA支架脆性較大，難以提供常用管狀組織修復(fù)過(guò)程中必需的韌性和彈性等力學(xué)強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供，該方法操作簡(jiǎn)單、不需外加致孔劑、可大批量生產(chǎn)、制備成本較低，得到了管狀支架具有孔徑和孔隙率可調(diào)的多孔結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞的長(zhǎng)入和新生組織的重建。本專利技術(shù)的，包括(I)將左旋聚乳酸PLLA與其他聚合物于50_70°C溶解于溶劑中，得到均一的聚合物溶液；(2)將上述聚合物溶液注入到管狀模具中，迅速置于_4°C至_196°C的低溫下使其發(fā)生相分離；然后取出，并退去管狀模具外殼，將相分離后的聚合物凝膠與芯部模具一起浸泡于去離子冰水中10-30分鐘，再取出芯部模具，并把繼續(xù)將聚合物凝膠浸泡于去離子冰水中交換溶劑48-96小時(shí),每天換2-5次去離子冰水,得到管狀支架；(3)最后將得到的管狀支架冷凍干燥48-120小時(shí)，即得到具有多孔結(jié)構(gòu)的納米纖維管狀支架。步驟(I)中所述的其他聚合物為聚ε-己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基乙酸(PGA)、 聚-β-羥丁酸(ΡΗΒ)、聚羥基烷基酸酯(ΡΗΑ)、聚癸二酸丙三醇酯(PGS)、聚己內(nèi)酯-左旋聚乳酸共聚物(PCL-b-PLLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚氨酯(PU)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、尼龍(Nylon)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、膠原、明膠、絲蛋白、纖維蛋白原、纖維素、殼聚糖等中的一種。步驟(I)中所述的左旋聚乳酸與其他聚合物的質(zhì)量比為6-8:4_2。步驟(I)中所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、己烷、環(huán)己烷、叔丁醇、六氟異丙醇、三氟乙醇、1，4-二氧六環(huán)、四氫呋喃、N，N-甲基甲酰胺、氯仿、丙酮、二氯甲烷等中的一種或幾種。步驟(I)中所述的聚合物溶液中聚合物的總濃度為O. 02-0. 2g/mL。步驟(2)中所述的管狀模具由一端封閉的圓柱狀外殼和帶蓋的桿狀芯部構(gòu)成，圓柱狀外殼和桿狀芯部的直徑可調(diào)，因而制備的管狀支架的厚度和內(nèi)、外徑可控。本專利技術(shù)所得到的多孔納米纖維管狀支架的尺寸范圍為內(nèi)徑2-6cm，厚度O.5-5mm。本專利技術(shù)所述管狀支架以PLLA為主體材料，得到的支架同時(shí)具有多孔結(jié)構(gòu)和納米纖維結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)公開(kāi)了一種多孔納米纖維支架制備技術(shù)，將一些彈性聚合物或生物相容性較好的聚合物添加到PLLA中，制備了多孔PLLA基復(fù)合納米纖維管狀支架，這些成分的加入不僅增加了支架的彈性，也可通過(guò)改變材料組成來(lái)調(diào)節(jié)支架的生物相容性和降解性能。由于兩種聚合物凝膠化溫度和時(shí)間的差異，部分低含量的聚合物因相分離而形成微球，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砑纯色@得多孔納米纖維結(jié)構(gòu)，這種多孔結(jié)構(gòu)可為細(xì)胞長(zhǎng)入提供足夠空間，卻不會(huì)由于孔道完全聯(lián)通導(dǎo)致血液、尿液等的滲漏，其力學(xué)性能和微結(jié)構(gòu)可控。更適合組織工程化管腔結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。本專利技術(shù)所述管狀支架以生物可降解的左旋聚乳酸為主體材料，加入與其不相容的另一種聚合物，控制相分離過(guò)程使兩種不相容材料形成“海島”狀結(jié)構(gòu)，支架的孔徑和孔隙率可根據(jù)兩種聚合物的比例和相分離條件來(lái)調(diào)節(jié)。 本專利技術(shù)的管狀組織工程支架可用于組織工程心血管、外周血管、神經(jīng)導(dǎo)管、食道、 腸道、膽管、尿道和骨等管狀組織的構(gòu)建。采用熱致相分離法制備的多孔納米纖維管狀支架，該方法具有設(shè)備要求低、制備過(guò)程簡(jiǎn)單和不需外加致孔劑等特點(diǎn)。制備的管狀支架不僅具有類似于人體組織細(xì)胞外基質(zhì)的納米纖維結(jié)構(gòu)，還具有孔徑和孔隙率可調(diào)的多孔結(jié)構(gòu)， 有利于細(xì)胞的長(zhǎng)入和新本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多孔納米纖維管狀支架的制備方法，包括：（1）將左旋聚乳酸PLLA與聚合物于50？70℃溶解于溶劑中，得到均一的聚合物溶液；（2）將上述聚合物溶液注入到管狀模具中，迅速置于？4℃至？196℃下使其發(fā)生相分離；然后取出，并退去管狀模具外殼，將相分離后的聚合物凝膠與芯部模具一起浸泡于去離子冰水中10？30分鐘，再取出芯部模具，并把繼續(xù)將聚合物凝膠浸泡于去離子冰水中交換溶劑48？96小時(shí)，每天換2？5次去離子冰水，得到管狀支架；（3）最后將得到的管狀支架冷凍干燥48？120小時(shí)，即得到具有多孔結(jié)構(gòu)的納米纖維管狀支架。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多孔納米纖維管狀支架的制備方法，包括(1)將左旋聚乳酸PLLA與聚合物于50-70°C溶解于溶劑中，得到均一的聚合物溶液；(2)將上述聚合物溶液注入到管狀模具中，迅速置于-4°C至-196°C下使其發(fā)生相分離；然后取出，并退去管狀模具外殼，將相分離后的聚合物凝膠與芯部模具一起浸泡于去離子冰水中10-30分鐘，再取出芯部模具，并把繼續(xù)將聚合物凝膠浸泡于去離子冰水中交換溶劑48-96小時(shí)，每天換2-5次去離子冰水，得到管狀支架；(3)最后將得到的管狀支架冷凍干燥48-120小時(shí)，即得到具有多孔結(jié)構(gòu)的納米纖維管狀支架。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多孔納米纖維管狀支架的制備方法，其特征在于步驟 (I)中所述的聚合物為聚ε-己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚-β-羥丁酸、聚羥基烷基酸酯、聚癸二酸丙三醇酯、聚己內(nèi)酯-左旋聚乳酸共聚物、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚氨酯，聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何創(chuàng)龍，胡金偉，程曉，王偉忠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：