本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種制備具有形狀記憶功能的多孔支架的方法，將組織工程多孔支架與藥物緩釋功能和支架的形狀記憶功能有效結(jié)合在一起。先對支架基體材料聚己內(nèi)酯PCL進(jìn)行改性處理，制成具有化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的c-PCL后將不同粒徑的造孔劑蔗糖按照一定的質(zhì)量比加入到上步驟所得的聚合物材料中，經(jīng)熱壓處理后，得多孔支架材料；再以海藻酸鈉作為藥物載體，所得支架材料載入不同藥物，實現(xiàn)其藥物緩釋功能。經(jīng)試驗證明本發(fā)明專利技術(shù)所提供的制備方法能有效的降低聚合物支架材料的形狀記憶恢復(fù)溫度，所得支架具有良好的形狀記憶性、生物相容性及可生物降解性。本發(fā)明專利技術(shù)還具有制備成本低廉，操作簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物材料及功能高分子，特別是將組織工程與藥物緩釋功能和支架的形狀記憶功能相結(jié)合，旨在達(dá)到微創(chuàng)植入，促進(jìn)骨組織長入的生物醫(yī)學(xué)材料制造領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
脂肪族聚酯，如聚乳酸(PLA)、聚羥基丁酸酯(PHB)及聚己內(nèi)酯(PCL)等，其結(jié)構(gòu)中均含有酯鍵，使得它們能夠被自然界中的微生物分解，因而都具有良好的生物降解性能。其中，PCL因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、加工特性及形狀記憶性能，已成為近年來研究開發(fā)的熱點(diǎn)，其在臨床上被大量應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，如骨組織固定裝置、手術(shù)縫合線、組織工程支架及藥物控釋體系等，被認(rèn)為是具有很大發(fā)展?jié)摿Φ纳锟山到庑螤钣洃浘酆衔铩５玃CL也有一些性能上的缺陷。其熔點(diǎn)約為60°C左右，耐熱性能及機(jī)械加工性能均不佳，且其形狀記憶性能只有約20%，而形變回復(fù)溫度則達(dá)到40°C以上(高于37°C的人體正常體溫)，這些缺陷在很大程度上限制了 PCL作為臨床植入材料的應(yīng)用。因此，本實驗中我們通過引入交聯(lián)劑及增塑劑對其不足之處進(jìn)行改善。聚己內(nèi)酯是一種結(jié)晶性聚合物，對其進(jìn)行交聯(lián)的方法主要有兩種，即引入過氧化物或?qū)ζ溥M(jìn)行輻射交聯(lián)。但是，目前的一些研究報道指出，PCL的輻射交聯(lián)效率是比較低的，在交聯(lián)的同時，裂解也在進(jìn)行，且占據(jù)了主導(dǎo)地位。當(dāng)輻射劑量較高時，還會引起PCL的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率下降。組織工程支架是組織工程的重要組成部分，良好的支架材料是具有一定穩(wěn)定性的三維支架，例如長方體、立方體、圓柱體等，以便于植入體內(nèi)后形成一個較固定的新生組織生長空間，但臨床上很多骨缺損均為非規(guī)則性缺損，形狀固定的材料難以完整修復(fù)缺損空間。同時隨著醫(yī)療科技的飛速發(fā)展，良好的骨組織工程材料應(yīng)最大限度地減少材料對機(jī)體的長期影響，大多患者希望植入物在體內(nèi)只是起到暫時替代作用，隨著自身骨組織的再生，植入材料逐漸降解吸收。而不同類型和部位的骨缺損要求材料還應(yīng)具有良好的機(jī)械性能，易于加工成型，可改變成易于植入人體的各種形狀，植入人體后，在人體溫度下恢復(fù)成治療需要的形狀?；谶@些要求，可降解的形狀記憶材料(Shape-Memory Polymers, SMP)以其靈活的可變型性，可適應(yīng)不同形狀的骨缺損，為組織工程修復(fù)骨缺損提供一種新的研究方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的是研究提供一種上述具有形狀記憶功能的組織工程多孔支架，用以替代及修復(fù)非承重部位骨組織如頜面骨的損傷。本專利技術(shù)的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。，包括以下步驟I)多孔支架的制備用過氧化苯甲酰BPO為交聯(lián)引發(fā)劑，丙烯醇為增塑劑，對支架基體材料，聚己內(nèi)酯基體材料PCL進(jìn)行改性處理以重量百分比PCL =BPO :丙烯醇=10 :1.3:5混合，溶劑CH2Cl2用量IOmL/克PCL加入其中，完全溶解后，取12g蔗糖顆粒/克PCL加入磁力攪拌，待其混合均勻后，混合物倒入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿待溶劑完全揮發(fā)后，將所得干燥的聚合物膜粉碎，放入熱壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱壓，壓力控制為4噸，溫度升至80°C，控制壓力不變熱壓10分鐘，再將溫度升至130°C，熱壓20分鐘后，將成型的支架取出，入蒸餾水中浸泡，脫出蔗糖，成為多孔支架；2)活性藥物載入將I)所得制備的多孔支架浸泡在含有活性藥物的海藻酸鈉溶液中，浸泡8小時，然后取出支架進(jìn)行冷凍干燥，最后將干燥的支架放入IOOmLO. 5g/100mL的CaCl2溶液中反應(yīng)5分鐘，取出并對其進(jìn)行干燥，即可得載入活性藥物的多孔支架。使用時，使該支架在45°C下變形，(TC冷凍塑形，通過微創(chuàng)手術(shù)植入人體后可在體內(nèi)溫度環(huán)境下(37°C )或在體外施加一定溫度(40°C )逐漸回復(fù)支架固有的孔隙度及孔徑大小的固有形態(tài)，從而為組織生長提供支架環(huán)境，再通過海藻酸鈣凝膠層中的藥物緩釋，促進(jìn)組織生長和愈合。本專利技術(shù)通過引入交聯(lián)劑及增塑劑對聚己內(nèi)酯基體材料PCL不足之處進(jìn)行改善，以制備用于修復(fù)口腔頜面部等非承重部位骨組織因腫瘤、外傷等造成骨缺損的可降解形狀記憶聚合物多孔支架材料。通過合成熱致型可降解的形狀記憶聚合物材料聚己內(nèi)酯及其與羥基磷灰石的復(fù)合材料，應(yīng)用于骨組織工程，以期獲得一種具有熱致形狀記憶、生物相容性好、可生物降解吸收的骨組織工程生物材料。經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)的聚己內(nèi)酯雖然也具有良好的熱致形狀記憶性能，但卻無法滿足組織工程支架多孔結(jié)構(gòu)的要求，即應(yīng)具有適宜的孔徑尺寸，較高的孔隙率以及相互貫通的孔的形態(tài)，從而利于大量細(xì)胞的種植，使細(xì)胞和組織能夠正常生長，細(xì)胞外基質(zhì)的形成、營養(yǎng)及氧氣的輸運(yùn)、神經(jīng)和血管的內(nèi)長入及代謝物的排泄均能有條不紊的進(jìn)行。因此在本專利技術(shù)中，我們還在交聯(lián)聚己內(nèi)酯及其與羥基磷灰石的復(fù)合材料的基礎(chǔ)上通過致孔劑的加入賦予材料多孔結(jié)構(gòu)。為了更好地促進(jìn)骨組織生長，我們在多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)壁吸附一層裝載藥物的海藻酸鈣凝膠層，通過緩釋藥物，促進(jìn)了組織生長和愈合。本專利技術(shù)制備方法還具有成本低廉，操作簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。具體實施例方式本專利技術(shù)具有形狀記憶功能的多孔支架的制備方法?？煞譃閮刹降谝徊蕉嗫字Ъ艿闹苽鋵⒔宦?lián)引發(fā)劑(ΒΡ0，增塑劑(丙烯醇)和不同粒徑大小的造孔劑(蔗糖)，以一定比例與PCL共混后，通過控制熱壓機(jī)溫度及壓力，使其在80°C熔化混勻，在130°C反應(yīng)完全，即得到改性后的PCL。再將得到的PCL放置于蒸餾水中浸泡，將其中的造孔劑(蔗糖)溶出，就得到了多孔支架。同時為了更好地促進(jìn)骨組織生長，還可以在高分子基體中添加一定比例的納米羥基磷灰石顆粒，就可制備多孔復(fù)合材料支架。第二步裝載藥物的海藻酸鈣凝膠多孔支架的制備將第一步所得多孔支架放入加有藥物的海藻酸鈉溶液中浸泡，讓海藻酸鈉溶液吸附于多孔支架內(nèi)壁，再通過冷凍干燥使海藻酸鈉貼附在支架的孔壁上；最后將其與CaC12溶液反應(yīng)將藥物固定在海藻酸鈣凝膠層，從而實現(xiàn)藥物緩釋功能。下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)的作進(jìn)一步的詳述。實施例I載藥的形狀記憶功能組織工程多孔支架的制備方法可分成兩步第一步多孔支架的制備稱取lOgPCL，I. 3g BP0，5. Og丙烯醇，將其混合置于燒杯中，量取IOOmLCH2Cl2溶劑加入其中，用磁力攪拌器加速其溶解；待燒杯中的物質(zhì)完全溶解后，稱取120g蔗糖顆粒加入燒杯中，磁力攪拌，待其混合均勻后，將燒杯中的混合物倒入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿置于通風(fēng)櫥內(nèi)，使溶劑CH2Cl2完全揮發(fā)。待溶劑完全揮發(fā)后，將所得干燥的聚合物膜粉碎，放入熱壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱壓，壓力控制為4噸，溫度升至80°C，控制壓力不變熱壓10分鐘，再將溫度升至130°C，熱壓20分鐘后，將材料取出。再將材料置于燒杯中，向其中加入足夠多的二次蒸餾水(可將材料浸沒)，將其中的造孔劑(蔗糖)溶出，每隔30分鐘換一次水，直至將蔗糖全部溶出，即得到多孔支架。第二步裝載藥物的海藻酸鈣凝膠多孔支架的制備將第一步制備的多孔支架浸泡在50mL含有100微克/mL的地塞米松藥物的海藻酸鈉溶液中(濃度O. 75% )，浸泡8小時,然后取出支架進(jìn)行冷凍干燥,最后將干燥的支架放入IOOmL O. 5g/100mL的CaC12溶液中反應(yīng)5分鐘，取出并對其進(jìn)行干燥，即可得載入地塞米松藥物的多孔支架樣品。實施例2本例與實施例I基本相同，所不同之處在于在第一步多孔支架的制備中多添加10%含量的200納米大小的羥基磷灰石顆粒，所得為復(fù)合材料多孔支架。實施例3本例與實施例I基本相本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
制備具有形狀記憶功能的多孔支架的方法，包括以下步驟：1)多孔支架的制備：用過氧化苯甲酰BPO為交聯(lián)引發(fā)劑，丙烯醇為增塑劑，對支架基體材料，聚己內(nèi)酯基體材料PCL進(jìn)行改性處理：以重量百分比PCL：BPO：丙烯醇=10：1.3：5混合，溶劑CH2Cl2用量10mL/克PCL加入其中，完全溶解后，取12g蔗糖顆粒/克PCL加入磁力攪拌，待其混合均勻后，混合物倒入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿待溶劑完全揮發(fā)后，將所得干燥的聚合物膜粉碎，放入熱壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱壓，壓力控制為4噸，溫度升至80℃，控制壓力不變熱壓10分鐘，再將溫度升至130℃，熱壓20分鐘后，將成型的支架取出，入蒸餾水中浸泡，脫出蔗糖，成為多孔支架；2)活性藥物載入將1)所得制備的多孔支架浸泡在含有活性藥物的海藻酸鈉溶液中，浸泡8小時，然后取出支架進(jìn)行冷凍干燥，最后將干燥的支架放入100mL0.5g/100mL的CaCl2溶液中反應(yīng)5分鐘，取出并對其進(jìn)行干燥，即可得載入活性藥物的多孔支架。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周紹兵，龔韜，趙坤，劉顯，李文兵，
申請(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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