六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法

2023-12-02 06:01:46 1

專利名稱：六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法
技術領域：
本發明屬於生物醫學材料製備技術領域，涉及聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法，具體涉及一種六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法。
背景技術：
組織工程支架是組織工程的重要組成部分之一，它的作用主要是作為細胞及生物因子的載體以及為新組織提供支撐。骨組織工程支架材料不僅影響種子細胞的生物學特性和培養效率，而且決定移植後能否與受體很好地適應並結合在一起，從而發揮其修復骨缺損的作用。通常骨組織工程支架需具備以下性能(1)優良的降解性能與組織再生速度匹配的降解性能，且在缺損部位完全修復後能夠完全降解；(2)三維立體的多孔結構具有三維聯通的孔結構，提供足夠的空間滿足細胞的生長增殖，細胞外基質的沉澱以及必要的營養物質和氧氣的傳輸，血管的長入；(3)適當的機械性能及良好的可加工性能支架與修復組織的機械性能相匹配；(4)支架具備骨傳導性能，有利於引導骨組織的長入。骨組織工程支架製備技術國內外近年已有不少專利和文獻報導。如中國專利200610035107. 5公開的一種複合三維多孔骨組織工程支架材料及其製備方法和應用；中國專利201010140115.2公開的一種雙層仿生軟骨組織工程用支架製備方 法；Francis H . Shen 等[Francis H. Shen, Qing Zeng, Qing Lv. Osteogenic differentiation of adipose-derived stromal cells treated with GDF—5 cultured on a novel three-dimensional sintered microsphere matrix. The Spine Journal. 2006. 6. 615-623]報導的用生長分化因子_5處理的脂肪間充質幹細胞在新型三維微球支架上的成骨分化；以及 Jiang T 等[Tao JiangiWafaI. Abdel-Fattahj CatoT. Laurencina. In vitro evaluation of chitosan/poly (lactic acid-glycolic acid) sintered microsphere scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2006. 27. 4894-4903]報導的骨組織工程用殼聚糖/PLGA微球支架。但目前這些研究針對的動物模型的骨缺損範圍基本都較小，而臨床骨缺損的範圍較大，勢必要求增大支架材料的尺寸，因此對支架材料的強度、孔隙率等將有更高的要求。聚乙交酯-丙交酯是商業上應用最廣範的生物高分子之一，也是最早經過美國食品藥品局(簡稱FDA)認證可用於人體的生物材料之一。六方介孔矽是一種具有優良的載藥性能的無細胞毒性、無熱致敏性的無機材料，並且具有以下特點，(1)規則均一的孔道結構可以很好的控制藥物的吸附和釋放曲線；(2)比表面以及孔容積比較大，可以吸附和裝載大量的藥物；(3)表面具有豐富的矽醇鍵，有利於表面改性，以便更好的控制藥物的載入和釋放，因此可以作為一種優良的藥物載體。然而，雖然六方介孔矽的載藥性能優良，但是存在突釋的缺陷，釋藥時間短。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法。本發明在介孔矽表面包覆聚乙交酯-丙交酯，不僅可以減少介孔矽的突釋，延長釋藥時間，還提高了傳統聚乙交酯-丙交酯微球支架的強度，製備出一種同時具有生物降解性、相容性及高強度和高空隙率的骨組織工程支架材料，可以符合較大的臨床骨缺損的支架材料的要求，而且還具有載藥釋藥性能，其製備工藝簡單，易於產業化。本發明目的通過以下技術方案實現 六方介孔矽增強型聚乙交酯_丙交酯微球支架的製備方法，包括以下步驟
(1)將聚乙交酯-丙交酯溶解於二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；
(2)將六方介孔矽加入到步驟(1)得到的聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，高速攪拌至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯_丙交酯的均質混合液；
(3)將聚乙烯醇溶於去離子水中，超聲至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(4)將步驟(2)得到的六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液緩慢地加入步驟(3) 得到的聚乙烯醇溶液中，攪拌至完全固化，高速離心，去離子水洗滌3、次，冷凍乾燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；
(5)用脫模劑均勻地塗拭銅質模具的表面，將步驟(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到80 120°C後保溫4 8h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯_丙交酯微球支架。本發明步驟(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的質量體積比為0. Γ0. 3g/
mLo本發明步驟(2)中，所述六方介孔矽和聚乙交酯-丙交酯的質量比為(0.廣0.6)
Io本發明步驟(3)中，所述聚乙烯醇和去離子水的質量體積比為0. 0Γ0. 02g/mL ；所述超聲的功率為10(T200W，時間為廣2h。本發明步驟(4)中，所述。所述六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液和聚乙烯醇溶液的體積比為(2、)100。本發明步驟(5)中，所述脫模劑為聚乙二醇-200。本發明步驟(2)中，所述高速攪拌的轉速彡2000r/min，時間為20 40min。本發明步驟(4)中，所述攪拌的轉速為200 500r/min，時間為15 30h ；所述高速離心的轉速為150(T2500r/min，時間為5 IOmin ；所述冷凍乾燥的溫度為-45 _35°C，時間為45 50h。本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果
(1)製備的微球支架強度高、孔隙率高，抗壓強度好；
(2)製備的微球支架具有三維連通的孔結構，有利於細胞黏附增殖；
(3)製備的微球支架作為骨組織工程支架，具有良好的生物相容性和降解性；
(4)製備工藝簡單，對設備要求較低，實驗原料價格低廉，利於產業化。


圖1為本發明實施例1製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯_丙交酯微球支架的掃描電鏡(簡稱SEM)圖。
圖2為本發明實施例1製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球的SEM圖。圖3為本發明實施例2製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球的SEM圖。圖4為本發明實施例2製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球表面的能譜(簡稱=EDS)圖譜。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步解釋說明，但是本發明要求保護的範圍並不限於此。實施例1
將Ig聚乙交酯-丙交酯溶解於IOmL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將0. Ig六方介孔矽緩慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以4000r/min 高速攪拌20min至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯的均質混合液；將IOg聚乙烯醇溶於IOOOmL去離子水中，超聲分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；將IOmL六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液緩慢地加入500mL聚乙烯醇溶液中，以200r/min的速度攪拌30h至完全固化，1500r/min速度離心lOmin，去離子水洗滌3次，_45°C冷凍乾燥45h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用聚乙二醇-200 (簡稱PEG)均勻地塗拭銅質模具的表面，將聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到80°C後保溫8h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由圖1可以看出，實施例1製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架中，微球粘結在一起，且孔結構均勻連通。這樣的支架結構有利於細胞的增殖。採用美國hstron 5567型萬能實驗機測定支架的機械性能，經測定，其抗壓強度為 6. 98 士 0. 53MPa，抗壓模量為 251. 34 士 32. 47MPa。由圖2可以看出，實施例1製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球球形度較好，微球的粒度在400 μ m左右，且表面粗糙，有利於細胞的黏附。實施例2
將3g聚乙交酯-丙交酯溶解於IOmL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將1. Sg六方介孔矽緩慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以2000r/min 高速攪拌40min至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯的均質混合液；將20g聚乙烯醇溶於IOOOmL去離子水中，超聲分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；將IOmL六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液緩慢地加入125mL聚乙烯醇溶液中，以500r/min的速度攪拌IOh至完全固化，2500r/min速度離心5min，用去離子水洗滌4次，_35°C冷凍乾燥50h， 得到聚乙交酯-丙交酯微球；用PEG均勻地塗拭銅質模具的表面，將聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到120°C後保溫4h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由圖3可以看出，實施例2製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球表面極為粗糙，有顆粒狀的凸起，對於細胞的黏附十分有利。由圖4可以看出，實施例2製備的六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球表面的主要元素有Si、0、C，說明微球表面的顆粒凸起主要是由六方介孔矽顆粒構成。實施例3將3g聚乙交酯-丙交酯溶解於15mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將1. 5g六方介孔矽緩慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以3000r/min 高速攪拌30min至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯的均質混合液；將5g聚乙烯醇溶於300mL去離子水中，超聲分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；將15mL六方介孔矽與聚乙交酯_丙交酯均質混合液緩慢地加入300mL聚乙烯醇溶液中，以400r/min的速度攪拌 20h至完全固化，2000r/min速度離心8min，去離子水洗滌4次，_40°C冷凍乾燥48h，得到聚乙交酯_丙交酯微球；用PEG均勻地塗拭銅質模具的表面，將聚乙交酯_丙交酯微球填充到模具中，加熱到100°C後保溫6h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
實施例4
將0. 8g聚乙交酯-丙交酯溶解於5mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將0. 2g六方介孔矽緩慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以3500r/min 高速攪拌30min至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯的均質混合液；將1. 2g聚乙烯醇溶於IOOmL去離子水中，超聲分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；將5mL六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液緩慢地加入IOOmL聚乙烯醇溶液中，以500r/min的速度攪拌15h至完全固化，2000r/min速度離心7min，去離子水洗滌3次，-40°C冷凍乾燥48h，得到聚乙交酯_丙交酯微球；用PEG均勻地塗拭銅質模具的表面，將聚乙交酯_丙交酯微球填充到模具中，加熱到90°C後保溫7h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
權利要求
1.六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將聚乙交酯-丙交酯溶解於二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；(2)將六方介孔矽加入到步驟(1)得到的聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，高速攪拌至均勻，得到六方介孔矽與聚乙交酯_丙交酯的均質混合液；(3)將聚乙烯醇溶於去離子水中，超聲至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；(4)將步驟(2)得到的六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液緩慢地加入步驟(3) 得到的聚乙烯醇溶液中，攪拌至完全固化，高速離心，去離子水洗滌，冷凍乾燥，得到聚乙交酯_丙交酯微球；(5)用脫模劑均勻地塗拭銅質模具的表面，將步驟(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到80 120°C後保溫4 8h，冷卻至室溫，從模具中取出，製得六方介孔矽增強型聚乙交酯_丙交酯微球支架。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的質量體積比為0. Γ0. 3g/mL。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述六方介孔矽和聚乙交酯-丙交酯的質量比為(0.廣0.6) :1。
4.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述聚乙烯醇和去離子水的質量體積比為0. ΟΓΟ. 02g/mL ；所述超聲的功率為10(T200W，時間為廣2h。
5.根據權利要求3或4所述的製備方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述六方介孔矽與聚乙交酯-丙交酯均質混合液與聚乙烯醇溶液的體積比為(2、)100。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，步驟(5)中，所述脫模劑為聚乙二醇-200。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述高速攪拌的轉速彡 2000r/min,時間為 20 40min。
8.根據權利要求廣7之一所述的製備方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述攪拌的轉速為200 500r/min，時間為15 30h ；所述高速離心的轉速為150(T2500r/min，時間為 5 IOmin ；所述冷凍乾燥的溫度為-45 _35°C，時間為45飛Oh。
全文摘要
本發明公開了一種六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的製備方法，包括以下步驟將聚乙交酯-丙交酯溶於二氯甲烷中，向其中加入六方介孔矽，高速攪拌，得到均質混合液，再加入聚乙烯醇溶液，攪拌至完全固化，高速離心，洗滌，冷凍乾燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；將聚乙交酯-丙交酯微球填充到預先用脫模劑處理的模具中，加熱並保溫，冷卻後製得六方介孔矽增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。本發明的工藝簡單可行，製備的微球支架具有一定孔徑和空隙率，具有三維連通的多孔結構，且孔結構均勻，抗壓強度好，具有良好的生物相容性及降解性，可用於骨組織的缺損修復和重建。
文檔編號A61L27/18GK102284085SQ20111024344
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者魏坤, 魏欣苗 申請人:華南理工大學