一種聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架的製備方法與流程
2023-05-02 10:32:01 2
本發明屬於生物醫學材料技術領域，具體涉及一種聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架的製備方法。
背景技術：
組織工程支架材料是能與組織活體細胞結合併能植入生物體內的材料，它可為細胞提供獲取營養、氣體交換、排洩廢物和生長發育的場所，也是形成新的具有形態和功能的組織、器官的物質基礎。
對於組織工程支架而言，組織工程支架材料是組織缺損再生的關鍵。組織工程支架材料的孔隙率和孔隙大小是影響組織工程支架材料性能的重要因素。除了要求組織工程支架材料具有較高的孔隙率以外，對孔隙大小也有嚴格要求，孔隙太小，細胞無法進入孔隙或阻礙細胞繁殖和擴增；孔隙太大，細胞粘附不住，失去作為支架的作用。
常用的製備組織工程支架的方法有相分離法、溶液澆鑄-粒子洗出法、纖維粘接法及氣體發泡法等。但是，現有技術均採用交聯劑或溶劑等使聚合物纖維之間交聯在一起。現有技術中採用的溶劑以及交聯劑等很難去除乾淨，從而在組織工程支架材料在使用時產生細胞毒性，引起周圍組織炎性反應，破壞細胞及組織的生物活性，影響新組織的形成和修復效果。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架，為可滿足細胞生長要求的多孔狀材料，該方法無需溶劑和交聯劑，製備得到組織工程支架。
本發明是通過以下技術方案實現的：
(1)將高分子原料聚羥基丁酸己酸共聚酯、聚氧化乙烯以及致孔劑碳酸氫鈉按照下述體積百分比配製而成的混合溶液：
配比：聚羥基丁酸己酸共聚酯(顆粒狀) 25～40％，
聚氧化乙烯(粉末狀) 30～45％，
碳酸氫鈉(粉末狀) 25～40％，
其中，聚羥基丁酸己酸共聚酯與碳酸氫鈉的體積百分比要保證1:1；
(2)將步驟(1)的原料混合液進行紡絲，得到聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維；
(3)將步驟(2)的聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維放入組織工程支架模具中，然後將裝有納米纖維的組織工程支架模具放入壓力為12MPa～25MPa的超臨界CO2中處理，控制處理溫度為40～150℃，然後減壓排出CO2，製得中間產品，將所得到的中間產品在循環水浴中瀝濾後真空烘乾，即可得到孔隙率達68～74.0％、泡孔尺寸為20～200微米、內部相互連通通道尺寸為20～200微米的多孔狀材料的聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架。
優選的，所述超臨界CO2中處理溫度為35～200℃。
優選的，所述超臨界CO2中處理時間為0.5～48小時。
優選的，所述超臨界CO2中處理壓力為10MPa～30MPa。
優選的，所述排出CO2的溫度為4～350℃。
優選的，所述排出CO2的時間為5秒～20分鐘。
從上述的技術方案可以看出，本發明提供了一種聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架的製備方法，採用將聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維在超臨界CO2中處理的方法，通過控制處理壓力和處理溫度，得到組織工程支架。由於超臨界CO2具有一定溶劑性質，在可降解聚合物類纖維的表面產生微融化作用，當減壓排出CO2後，接觸的聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維之間表面融化部分固化交聯在一起，從而形成具有良好力學性能的組織工程支架。
本發明具有如下有益效果：
1.本發明提供的製備方法無需採用溶劑和交聯劑等即可完成較低溫度狀態下纖維間的交聯與融合，不會產生細胞毒性。
2.發泡過程中不但有微孔發泡成型的物理髮泡劑(超臨界二氧化碳)產生發泡作用，還同時有化學發泡劑碳酸氫鈉分解所得氣體的發泡作用，這種物理化學聯合發泡方法使得最終得到的聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架滿足了生物細胞生長的要求。
具體實施方式
下面結合實施例進一步說明本發明。
實施例1
一種聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架的製備方法是通過以下過程實現的：
(1)將聚羥基丁酸己酸共聚酯(顆粒狀)、聚氧化乙烯(粉末狀)、碳酸氫鈉(粉末狀)按照體積比1：1：1配製成混合溶液；
(2)將步驟(1)的原料混合液進行紡絲，得到聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維；
(3)將步驟(2)的聚羥基丁酸己酸共聚酯納米纖維放入組織工程支架模具中，然後將裝有納米纖維的組織工程支架模具放入壓力為20MPa的超臨界CO2中處理，控制處理溫度為55℃，處理1小時，然後減壓排出CO2，控制時間為1分鐘，減壓時的溫度控制在70℃，製得中間產品，將所得到的中間產品在循環水浴中瀝濾後真空烘乾，即可得到孔隙率達68.2％、泡孔尺寸為20～300微米、內部相互連通通道尺寸為20～200微米的多孔狀材料的聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架，即泡孔間連通通道與泡孔尺寸相當，利於細胞在支架上附著生長，同時也可以保證細胞遷移進入支架材料內部。
實施例2
將聚羥基丁酸己酸共聚酯(顆粒狀)、聚氧化乙烯(粉末狀)、碳酸氫鈉(粉末狀)按照體積比3：2：3配製，與實施例1相同的步驟，參數進行調整，其中超臨界CO2中處理控制溫度為55℃，處理1小時，然後減壓排出CO2，控制時間為1分鐘，減壓時的溫度控制在70℃，製得內部相互連通的多孔狀材料聚羥基丁酸己酸共聚酯組織工程支架，所得多孔狀材料的孔隙率為73.8％，泡孔尺寸為20微米-250微米，內部相互連通通道尺寸為20微米-200微米。
上述雖然結合實施例對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做。