專利名稱：復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種復(fù)合型的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
組織工程學(xué)是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)原理，以生物替代物為目的，研究、開發(fā)、修復(fù)和維護(hù)或改善人體組織和部分器官功能和形態(tài)的一門科學(xué)，是用于修復(fù)和治療組織或器官的功能障礙或喪失的一種重要措施和手段。
關(guān)于由納米羥基磷灰石與各種醫(yī)用高分子材料制備而成的納米羥基磷灰石/高分子復(fù)合材料為基礎(chǔ)的組織工程修復(fù)材料和/或其制備方法，目前已多有報(bào)道。如，公開號(hào)為CN1460526A的專利文獻(xiàn)公開了一種由1/1～1/0.3組成形式的羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺類成分的多孔型骨修復(fù)體。公告號(hào)分別為CN1200043C、CN1225290C和CN1230210C的中國(guó)專利文獻(xiàn)分別公開了一種以由重量比為0.25/1～1.5/1的納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺66形式的復(fù)合生物活性多孔材料、一種以摩爾比為0.25/1～1.5/1的納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺成分復(fù)合組織工程支架材料、和一種由重量比為8/2～2/8的聚酰胺/納米羥基磷灰石系列生物醫(yī)用復(fù)合材料的制備方法。公告號(hào)CN1238062C的中國(guó)專利公開了一種納米磷灰石占復(fù)合材料總重量的5％～60％的磷灰石/醫(yī)用高分子多元生物復(fù)合材料。公開號(hào)CN1765423A的文獻(xiàn)中提出了一種磷灰石的含量為高分子材料重量的0.1～9倍的納米磷灰石/醫(yī)用高分子成分生物活性多孔支架材料的制備方法。
組織工程技術(shù)成功運(yùn)用的關(guān)鍵是多孔性支架材料的選擇和制備。理想的組織工程支架除應(yīng)具備如良好的生物相容性和良好的三維、網(wǎng)絡(luò)貫通的多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率一般應(yīng)在75％～95％之間并具有適合的孔徑大小，以及具有一定的生物力學(xué)性能和易于成型外，還提出了應(yīng)能攜帶如骨誘導(dǎo)蛋白、細(xì)胞生長(zhǎng)因子及抗生素等活性物質(zhì)及相關(guān)藥物成分的要求。
目前制備孔隙率達(dá)到90％以上的高度多孔支架材料的方法，主要可有纖維粘接、溶液澆鑄/粒子瀝濾、熔融成型、氣體發(fā)泡、相分離/乳化、冷凍干燥、熱致凝膠化等。其中以粒子瀝濾法、冷凍干燥法、氣體發(fā)泡技術(shù)最為常見和引人注目，其中氣體發(fā)泡技術(shù)采用氣體作為致孔劑，所得支架的孔隙率可高達(dá)93％，孔直徑可達(dá)100μm.該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需濾除過程，也避免了使用有機(jī)溶劑。將其與相轉(zhuǎn)移法聯(lián)用即可保證成孔率又可保證孔間的連通。
在支架材料中載藥或者相關(guān)生長(zhǎng)因子的方法，目前大多是將這些活性成分直接放入支架材料中。這些材料被植入體內(nèi)后，由于大量的藥物等活性成分同時(shí)接觸體液，會(huì)造成藥物的突釋，不利于組織生長(zhǎng)需要。而對(duì)于有些藥物等活性成分則是需要通過其長(zhǎng)期釋放而產(chǎn)生效果。因此制備具有良好的藥物等活性成分緩釋效果，并且成孔良好、空隙率高、連通性好的組織支架已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。
另一方面，微球作為一種藥物緩釋載體目前已經(jīng)得到了公認(rèn)。目前制作微球的方法有乳化法、膜乳化法、微管道乳化法、噴霧干燥法等。在微球中載入藥物或其它活性成分，能具有明顯的緩釋效果，既可以保持有效藥物濃度，又可以保持長(zhǎng)期的藥物釋放時(shí)間，同時(shí)可以有效減低由于藥物突釋帶來(lái)的毒附作用。給長(zhǎng)期用藥的患者帶來(lái)了福音，目前緩釋微球也是藥物釋放研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明首先的目的是提供一種在納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料載有微球成分的復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，以滿足目前對(duì)組織工程支架材料日益提高的性能要求。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種載微球成分的復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料的制備方法。
本發(fā)明復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，由納米羥基磷灰石成分和醫(yī)用高分子材料成分構(gòu)成具有相互貫通孔隙的骨架結(jié)構(gòu)，在骨架結(jié)構(gòu)材料中散布有帶微孔結(jié)構(gòu)的微球成分，其中微球與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料成分的重量比＜2∶9，且微球成分的量不為0。
其中，所說的由納米羥基磷灰石成分和醫(yī)用高分子材料成分構(gòu)成具有相互貫通孔隙的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料骨架結(jié)構(gòu)，可以為上述文獻(xiàn)等目前已有報(bào)道的各種相應(yīng)形式的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料、制備方法、以及由其制成的組織工程支架材料，如已有報(bào)道的不同比例組成形式的納米羥基磷灰石與多種醫(yī)用聚酰胺類成分復(fù)合材料、納米羥基磷灰石與殼聚糖形式的復(fù)合材料材料，以及進(jìn)一步制備成的相應(yīng)支架結(jié)構(gòu)。
目前制作微球的方法有乳化法，膜乳化法等。例如常用的乳化法，是運(yùn)用油水不相容的原理，在油相中加入表面活性劑(如吐溫80、司盤85、聚乙二醇、硬脂酸鈉等等)，在一定攪拌速度的條件下(如一般為200轉(zhuǎn)～4000轉(zhuǎn)/分鐘)加入由水溶性高分子成分制備成的水溶液，使水溶性高分子溶液均勻的分散在油相中形成微乳液，液滴在表面張力條件下成球狀。在微乳液穩(wěn)定后可形成凝膠，收集形狀固定后的凝膠并洗滌即可得到微球。常用的能溶于水并形成粘稠液體的高分子物質(zhì)有聚乙烯醇水溶液、殼聚糖水溶液、聚乙烯醇二甲亞砜溶液，海藻酸鈉水溶液，明膠水溶液等。水溶性高分子具有增稠作用，其機(jī)理與氫鍵，疏水作用及靜電相互作用有關(guān)，離子型水溶性高分子一般比非離子水溶性高分子有更強(qiáng)的增稠能力。其它還有溶劑蒸發(fā)法，噴霧干燥法，膜乳化法等，也可以制備得到微球。本發(fā)明所說的微球以采用乳化法方式制備的為佳。其中，在200轉(zhuǎn)～4000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌下，高分子水溶液在油相中分散可形成微乳液。其中攪拌速度大小可影響乳液中乳滴形成的大小，攪拌速度越大，制備出的微球顆粒越小，因此通過改變和控制攪拌速度，可以調(diào)整和控制得到所需適當(dāng)大小的微球成分。
在本發(fā)明的上述組織工程支架材料中，所說的微球成分除可以使用目前已有報(bào)道的由不同制備方式得到的和/或不同形式的微球外，優(yōu)選的是采用乳化法/內(nèi)凝膠法由殼聚糖與海藻酸鈉兩種成分，制備得到以海藻酸鈉成微球和殼聚糖為包衣的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。其具體制備方法可參見Antonio J.Ribeiro等在EuropeanJournal of Pharmaceutical Sciences報(bào)道的以鈣離子為凝膠劑制備的海藻酸鈉成微球和殼聚糖為包衣的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。這由兩種成分形成的復(fù)合微球，不但可以克服目前單一殼聚糖等成分制備微球時(shí)需引入的對(duì)身體不利的有機(jī)化合物，而且殼聚糖還可以與海藻酸鈉形成聚電質(zhì)，有利于提高微球力學(xué)性能。例如，已有廣泛報(bào)道的以戊二醛為交聯(lián)劑制備的殼聚糖微球，其中的戊二醛雖然交聯(lián)效果良好，但因有致癌性，對(duì)生物體會(huì)造成不良影響；以硫酸鈉、檸檬酸鈉、多聚磷酸等為殼聚糖交聯(lián)劑，由于其交聯(lián)效果不佳又限制了其應(yīng)用。而以海藻酸鈉為原料的微球，已有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)其與鈣離子等多種離子可以形成強(qiáng)度較大的凝膠，因此在海藻酸鈉乳液中加入這些凝膠成分后，海藻酸鈉微球可得以固定。而所用的鈣離子，鋅離子，鎂離子等凝膠劑則對(duì)人體幾無(wú)不利影響。在此基礎(chǔ)上再加入殼聚糖，通過其相互作用而與海藻酸鈉形成聚電質(zhì)而彼此提高力學(xué)強(qiáng)度，從而提高了微球的力學(xué)強(qiáng)度。
上述所說的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球，特別推薦使用的是按下述方式制備所成的微球?qū)⒅亓?體積比為1％～2.5％的海藻酸鈉水溶液在200～4000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下，逐滴加入到已混合有體積含量為1％～5％表面活性成分的水不溶性有機(jī)相液體，如液體石蠟、松節(jié)油、苯酚、菜油、豆油、三氯甲烷，甲烷、二氯甲烷、一氯甲烷、石油醚等與水不混溶的有機(jī)相溶劑，充分混合均勻，使海藻酸鈉在油相中成球并且均勻分散后加入如鈣離子，鋅離子，鎂離子等凝膠劑，混合均勻。以使用碳酸鈣凝膠劑為例，此時(shí)可以通過向乳狀液中加入醋酸，使碳酸鈣分解釋放出鈣離子，并同時(shí)放出二氧化碳，鈣離子可以使海藻酸鈉形成為凝膠，使海藻酸鈉微球得以固定并具有一定強(qiáng)度，放出的二氧化碳則可同時(shí)在微球中形成微孔。然后，在充分?jǐn)嚢柘聦⒂伤f比例量的殼聚糖配制成重量/體積比為2％～3％也混合有體積含量為1％～5％表面活性成分的殼聚糖水溶液加入其中，攪拌下充分反應(yīng)(例如一般至少可反應(yīng)1小時(shí))后，過濾洗滌并冷凍干燥后得到所說的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。
表面活性劑以選用低毒或者無(wú)毒的為宜，如常用的肥皂、硬脂酸鈉鹽、十二烷基硫酸鈉鹽和十二烷基苯磺酸鈣鹽等羧酸鹽、硫酸鹽和磺酸鹽形式的型乳化劑；N-十二烷基二甲胺等正離子型乳化劑；對(duì)辛基苯酚聚氧乙烯醚等常用的有聚氧乙烯醚類和聚氧丙烯醚類非離子型乳化劑等。表面活性劑的用量一般可為1％～10％，過少時(shí)達(dá)不到理想的乳化效果，過多則無(wú)必要。
必要時(shí)，還可以按常規(guī)方式使用適當(dāng)形式的凝膠劑，更有助于凝膠的形成。例如在上述的海藻酸鈉微乳液中還可以預(yù)先加入鈣離子，或如鋅離子、銅離子、鎂離子等其它凝膠劑，使其與海藻酸鈉充分反應(yīng)后，再使兩種微乳液混合得到復(fù)合微球。
微球已被證明能擁有良好的藥物負(fù)載和緩釋性能，可做為良好的藥物載體。因此，在組織工程支架材料中載入了微球，特別是在材料中以大致均勻形式散布的微球，可以為藥物或者其它活性成分，如常用的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)，胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGFs)，堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VRGF)，血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)，腫瘤壞死生長(zhǎng)因子(TNF)等組織生長(zhǎng)因子成分，和/或青霉素，慶大霉素，妥布霉素，萬(wàn)古霉素，黃連素等抗生素成分，及黃芪，黃芪苷，三七，三七總苷，丹參，淫羊藿等藥物成分，和/或包括銅、鋅、銀、鑭、鈰、釹金屬離子及其相應(yīng)的硫酸銅、氯化銅、硫酸鋅、氯化鋅、硝酸銀、硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸釹鹽類化合物等無(wú)機(jī)抗菌成分，以及所需要的其它活性物質(zhì)成分的良好載體，既達(dá)到保護(hù)這些物質(zhì)成分，又能發(fā)揮出緩釋的效果。
本發(fā)明上述復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料的基本制備方法，是采用共混法將適當(dāng)?shù)奈⑶虺煞郑缟鲜龅臍ぞ厶?海藻酸鈉復(fù)合微球，與前述已有文獻(xiàn)報(bào)道的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料的漿料共同混合均勻，隨后用氣體發(fā)泡法和相轉(zhuǎn)移法，即可得到本發(fā)明的載微球復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料。
以上述的殼聚糖/海藻酸鈉的復(fù)合微球成分，和以納米羥基磷灰石/殼聚糖形式的復(fù)合成分漿料為例，其載微球的復(fù)合型組織工程支架材料的基本制備過程是將微球成分、納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分的漿料、以及在≤85℃加熱條件下可分解產(chǎn)生氣體的鹽類成分(如常用的碳酸氫鈉或碳酸氫銨等)充分混合均勻，升溫至≤85℃使所說鹽類成分分解產(chǎn)生氣體。對(duì)混合物料的升溫速率的優(yōu)選方式是為0.5～3℃/分鐘。于≤-20℃條件下冷凍至少24小時(shí)，再經(jīng)冷凍干燥除去其中的水成分，得到所說的載微球復(fù)合型組織工程支架材料。其中，所說的微球成分與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料成分的重量比＜2∶9，且微球成分的量不為0，所說納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分漿料中水含量的重量比例為50％～60％。
其中，所說的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分漿料為納米羥基磷灰石與殼聚糖復(fù)合成分的漿料，納米羥基磷灰石與殼聚糖復(fù)合成分的重量比例范圍是1/9～8/2；所說的微球成分可以為上述以海藻酸鈉成微球和殼聚糖為包衣的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。
試驗(yàn)顯示，在納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分中加入的微球量過大，會(huì)降低所得組織工程支架材料的力學(xué)性能，也會(huì)降低材料中孔隙的貫通性。
加入可反應(yīng)產(chǎn)氣的鹽類，通過其在受熱條件下分解產(chǎn)生的氣體，可以在混合漿料原料中形成氣泡。這些鹽類成分的用量一般可為復(fù)合材料成分質(zhì)量的4％～6％左右。繼而將其冷凍，除可以使材料中由產(chǎn)氣鹽類分解所形成的微孔在冷凍室中因冰凍而變得堅(jiān)硬從而得到固定外，還可以使?jié){料混合物中的水分在其中形成冰晶，在隨后的冷凍干燥過程中，冰晶干燥后即留下小孔，從而也保證了孔隙間的連通，并且堅(jiān)硬的固態(tài)冰晶也有進(jìn)一步增強(qiáng)材料力學(xué)性能的作用。
通過測(cè)試表明，以上述方式制備得到的多孔納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架中，微球沒有團(tuán)聚現(xiàn)象，也沒有發(fā)生變形，微球與支架結(jié)合緊密，分布均勻。支架孔隙率高，孔隙貫通。是一種具有藥物緩釋效果的性能優(yōu)良的組織工程用支架材料。
除上述的載有殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球的復(fù)合型納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架材料外，以前述文獻(xiàn)記載形式的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料漿料，及其它成分/方法得到微球成分為原料，制備相應(yīng)的載微球復(fù)合型組織工程支架材料的方法，可參照上述的基本方法進(jìn)行。
本發(fā)明上述運(yùn)用氣體發(fā)泡法，氣體膨脹占據(jù)空間而形成微孔，在低溫冷凍下通過相轉(zhuǎn)移過程，即支架中的水在冷凍干燥狀態(tài)下先形成為空間占位的冰，然后在真空狀態(tài)下直接氣化除去而留下占位形成的微孔，從而在對(duì)支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定的同時(shí)，又能有效地在復(fù)合材料支架中形成微孔并保持孔間的貫通。通過在支架材料中均勻散布負(fù)載的微球成分，既能有效地使組織工程支架材料中加入有效濃度的細(xì)胞生長(zhǎng)因子、中草藥有效成分或者抗生素類藥品，又可保持長(zhǎng)期的釋放效果，從為修復(fù)和治療組織或器官提供了一種能同時(shí)具有修復(fù)或替換缺損器官和藥物緩釋兩種功能的新型支架材料。
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是以氣體發(fā)泡及相轉(zhuǎn)移的方法制備的未負(fù)載微球的多孔支架材料的微觀形態(tài)。
圖2是本發(fā)明采用內(nèi)凝膠/乳化法制備的微球的掃描電鏡照片。
圖3是本發(fā)明方法制備的載微球多孔組織工程支架的掃描電鏡圖片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1載海藻酸鈉/殼聚糖微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備1′海藻酸鈉/殼聚糖微球的制備將殼聚糖原料加入到含1％(w/v)醋酸水溶液中，攪拌使溶解，制備成3％(w/v)的殼聚糖醋酸水溶液備用。另將海藻酸鈉原料溶入已加熱并保持于70℃的去離子水中攪拌使溶解，制備得到2％(w/v)的海藻酸鈉溶液備用。
在燒杯中倒入液體石蠟150ml和松節(jié)油50ml及4ml吐溫80，攪拌均勻，得到含有2％(v/v)吐溫80油混合相液體。所用的液體石蠟和松節(jié)油等油相材料的用量雖無(wú)需過多限定，但未有利于微球在油相中能有足夠的分散而不致團(tuán)聚，一般以為所加入溶液體積的2倍或更多為宜。
取備用的2％海藻酸鈉溶液80ml，按0.01g/ml的量加入CaCO3并混和均勻后，在轉(zhuǎn)速為3000～3500轉(zhuǎn)/min的攪拌條件下，以1～2滴/分鐘的速度滴加到上述的混合油相液體中，隨后按0.01ml/ml的量滴加在含有1％(v/v)吐溫80的2ml液體石蠟中混合有0.8ml冰醋酸的混合溶液并混合均勻，反應(yīng)1小時(shí)，使碳酸鈣與醋酸反應(yīng)，釋放出鈣離子作為凝膠劑，并同時(shí)有二氧化碳生成，在微球中形成微孔。
另取備用的3％殼聚糖溶液80ml與含有1％(v/v)吐溫80的液體石蠟均勻混合稀釋形成乳狀液(用量多少無(wú)顯著影響，為使其能在海藻酸鈉溶液中有更理想的混合均勻程度，量大的效果一般常優(yōu)于用量小)，隨后加入到上述的海藻酸鈉微球乳液中，保持轉(zhuǎn)速為3000～3500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌約1小時(shí)，使殼聚糖與海藻酸鈉微球充分作用后，抽濾洗滌再冷凍干燥，得到海藻酸鈉/殼聚糖復(fù)合微球。其狀態(tài)如圖2所示，其中圖2(b)是圖2(a)中的局部放大狀態(tài)。
2′納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料漿料的制備按照殼聚糖與納米羥基磷灰石成分重量比70∶30的比例，將不含醋酸的3％(w/v)殼聚糖的水溶液與納米羥基磷灰石漿料(含水率為80％)混合均勻，即，取殼聚糖500ml于600ml燒杯中，再稱取含6.43g納米羥基磷灰石的漿料32.15克，在轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘的持續(xù)攪拌下加入到殼聚糖溶液中混合，并保持溫度在60℃～70℃，至混合漿料的含水率達(dá)到50％～60％時(shí)停止加熱，得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料。
3′載微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備取上述制備的微球5克，與納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料50ml混合均勻，在攪拌條件下以0.03g/ml的比例加入1.5克NaHCO3與漿料充分混合均勻，之后置真空烘箱中加熱，以1℃/分鐘的升溫速率控制溫度在40℃～85℃，最后于85℃時(shí)保溫5分鐘。此時(shí)在微球與復(fù)合漿液混合物料中的NaHCO3發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生部分二氧化碳及少量水蒸汽排出。隨后取出放入-20℃冷凍室中速凍并保持24小時(shí)，對(duì)已經(jīng)形成的孔隙進(jìn)行固定，并使未除去的水形成冰晶再次制孔。將冷凍后的復(fù)合物料放入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，除去其中冰晶狀態(tài)的水，即得到所說的載微球組織工程支架材料。其狀態(tài)如圖3所示，其中圖3(b)是圖3(a)的局部放大狀態(tài)。由圖中清楚可見，基本呈均勻散在分布于支架材料表面的微球，沒有團(tuán)聚現(xiàn)象，也沒有發(fā)生變形，微球與支架結(jié)合緊密。圖1所示的是與之對(duì)照的未負(fù)載有微球成分的單一納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架材料的微觀狀態(tài)，其中圖1(b)是圖1(a)的局部放大狀態(tài)。
實(shí)施例2載殼聚糖微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備
1′殼聚糖微球的制備將殼聚糖原料加入到含2％(w/v)醋酸水溶液中，攪拌使溶解，制備成3％(w/v)的殼聚糖醋酸水溶液備用。
在燒杯中倒入液體石蠟100ml和松節(jié)油60ml及2.5ml吐溫80和2.5ml司盤(span)，攪拌均勻，得到含有3.12％(v/v)吐溫80/司盤油混合相液體.
取50％的戊二醛溶液2ml，與蒸餾水混合制備出含戊二醛10％的溶液10ml。再將其與10ml液體石蠟混合后備用。
取備用的3％殼聚糖溶液60ml，在轉(zhuǎn)速為3300～3500轉(zhuǎn)/min的攪拌條件下，以1～2滴/分鐘的速度滴加到上述的混合油相液體中，半小時(shí)后，用分液漏斗以1～2滴/秒的速度向殼聚糖乳狀液中滴入戊二醛與液體石蠟的混合液。攪拌3小時(shí)后，取出洗滌冷凍干燥，得到殼聚糖微球。
2′納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料漿料的制備按照殼聚糖與納米羥基磷灰石成分重量比80∶20的比例，將3％殼聚糖溶液與納米羥基磷灰石漿料(其含水率為80％)在攪拌下混合均勻，即取殼聚糖溶液300ml于600ml燒杯中，再稱取含2.25g納米羥基磷灰石的漿料11.25克，在轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘的持續(xù)攪拌下加入到殼聚糖溶液中混合，并保持溫度在60℃～70℃，至混合漿料的含水率達(dá)到50％～60％時(shí)停止加熱，得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料。
3′載微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備。
取上述制備的殼聚糖微球3克，與納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料60ml混合均勻，在攪拌條件下以0.01g/ml的比例加入0.6克NH4HCO3與漿料充分混合均勻，之后置真空烘箱中加熱，以1℃/分鐘的升溫速率控制溫度在40℃～45℃，保溫5分鐘。此時(shí)在微球與復(fù)合漿液混合物料中的NH4HCO3發(fā)生反應(yīng)，放出二氧化碳和氨氣及部分水蒸汽排出。隨后取出放入-20℃冷凍室中速凍并過夜，對(duì)已經(jīng)形成的孔隙進(jìn)行固定，并使未除去的水形成冰晶再次制孔。將冷凍后的復(fù)合物料放入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，除去其中冰晶狀態(tài)的水，即得到所說的載微球組織工程支架材料。
實(shí)施例3載海藻酸鈉微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備1′海藻酸鈉微球的制備將海藻酸鈉配制成2％的溶液備用。
在燒杯中倒入液體石蠟100ml及2.5ml吐溫80，攪拌均勻，得到含有2.5％(v/v)吐溫80混合油相液體.
取CaCl210g和ZnCl25g加入10ml蒸餾水中，配制成溶液備用。
取備用的2％海藻酸鈉溶液60ml，在轉(zhuǎn)速為3000～3400轉(zhuǎn)/min的攪拌條件下，以1～2滴/分鐘的速度滴加到上述的混合油相液體中，半小時(shí)后，用分液漏斗以1～2滴/秒的速度向海藻酸鈉溶液乳狀液中滴入CaCl2和ZnCl2的混合油相液體。攪拌3小時(shí)后，待海藻酸鈉充分形成凝膠后，取出洗滌冷凍干燥，得到殼聚糖微球。
2′納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料漿料的制備按照殼聚糖與納米羥基磷灰石成分重量比80∶20的比例，將配制好的3％殼聚糖溶液與納米羥基磷灰石漿料(其含水率為80％)在攪拌下混合均勻，即取殼聚糖溶液200ml于600ml燒杯中，再稱取含6.0g納米羥基磷灰石的漿料30克，在轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘的持續(xù)攪拌下加入到殼聚糖溶液中混合并保持溫度60℃～70℃，至混合漿料的含水率達(dá)到50％～60％時(shí)停止加熱，得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料。
3′載微球的納米羥基磷灰石/殼聚糖組織工程支架的制備。
取上述制備的海藻酸鈉微球5克，與納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的漿料100ml混合均勻，在攪拌條件下以0.01ml/ml的比例加入雙氧水1ml與漿料充分混合均勻，之后置真空烘箱中加熱，以0.5攝氏度/分鐘的速率升溫至溫度60℃左右并保溫20分鐘。此時(shí)在微球與復(fù)合漿液混合物料中的雙氧水受熱分解釋放出氧氣和部分水蒸氣。隨后取出放入-20℃冷凍室中速凍并過夜，對(duì)已經(jīng)形成的孔隙進(jìn)行固定，并使未除去的水形成冰晶再次制孔。將冷凍后的復(fù)合物料放入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，除去其中冰晶狀態(tài)的水，即得到所說的載微球組織工程支架材料。
實(shí)施例41′海藻酸鈉/殼聚糖微球的制備將殼聚糖原料加入到含1％(w/v)醋酸水溶液中，攪拌使溶解，制備成3％(w/v)的殼聚糖醋酸水溶液備用。另將海藻酸鈉原料溶入已加熱并保持于70℃的去離子水中攪拌使溶解，制備得到2％(w/v)的海藻酸鈉溶液備用。
在燒杯中倒入液體石蠟150ml和松節(jié)油50ml及4ml吐溫80，攪拌均勻，得到含有2％(v/v)吐溫80油混合相液體。所用的液體石蠟和松節(jié)油等油相材料的用量雖無(wú)需過多限定，但未有利于微球在油相中能有足夠的分散而不致團(tuán)聚，一般以為所加入溶液體積的2倍或更多為宜。
取備用的2％海藻酸鈉溶液80ml，按0.01g/ml的量加入CaCO3并混和均勻后，在轉(zhuǎn)速為3000～3500轉(zhuǎn)/min的攪拌條件下，以1～2滴/分鐘的速度滴加到上述的混合油相液體中，隨后按0.01ml/ml的量滴加在含有1％(v/v)吐溫80的2ml液體石蠟中混合有0.8ml冰醋酸的混合溶液并混合均勻，反應(yīng)1小時(shí)，使碳酸鈣與醋酸反應(yīng)，釋放出鈣離子作為凝膠劑，并同時(shí)有二氧化碳生成，在微球中形成微孔。
另取備用的3％殼聚糖溶液80ml與含有1％(v/v)吐溫80的液體石蠟均勻混合稀釋形成乳狀液(用量多少無(wú)顯著影響，為使其能在海藻酸鈉溶液中有更理想的混合均勻程度，量大的效果一般常優(yōu)于用量小)，隨后加入到上述的海藻酸鈉微球乳液中，保持轉(zhuǎn)速為3000～3500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌約1小時(shí)，使殼聚糖與海藻酸鈉微球充分作用后，抽濾洗滌再冷凍干燥，得到海藻酸鈉/殼聚糖復(fù)合微球。
2′納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺66(PA66)復(fù)合材料漿料的制備納米羥基磷灰石與PA66的比例為50∶50，取10克PA66溶解于乙醇/氯化鈣混合溶液中，溶液共300ml，再稱取10克羥基磷灰石干粉，預(yù)先放入干燥箱中，除去所含的水分，然后與PA66溶液混合均勻，可以得到納米羥基磷灰石/PA66復(fù)合材料漿料。
3′載微球的納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺66組織工程支架的制備。
取上述制備的海藻酸鈉/殼聚糖復(fù)合微球3克，與納米羥基磷灰石/PA66復(fù)合材料的漿料100ml混合均勻，于加熱套中保持60攝氏度的恒溫加熱直到乙醇釋放完全，即得到所說的載微球組織工程支架材料。
權(quán)利要求
1.復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，由納米羥基磷灰石成分和醫(yī)用高分子材料成分構(gòu)成具有相互貫通孔隙的骨架結(jié)構(gòu)，其特征是在骨架結(jié)構(gòu)材料中散布有帶微孔結(jié)構(gòu)的微球成分，其中微球成分與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料成分的重量比＜2∶9，且微球成分的量不為0。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，其特征是所說的微球成分為以海藻酸鈉成微球和殼聚糖為包衣的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，其特征是所說的醫(yī)用高分子材料為殼聚糖，納米羥基磷灰石與殼聚糖的質(zhì)量比范圍是1/9～8/2。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料，其特征是所說的微球中負(fù)載有包括藥物或生物生長(zhǎng)因子在內(nèi)的活性成分。
5.制備權(quán)利要求1所述的載微球復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料的方法，其特征是將微球成分和納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分的漿料，以及在≤85℃加熱條件下可分解產(chǎn)生氣體的鹽類成分充分混合均勻，升溫至≤85℃使所說鹽類成分分解產(chǎn)生氣體后，于≤-20℃條件下冷凍至少24小時(shí)，再經(jīng)冷凍干燥除去其中的水成分，得到所說的組織工程支架材料，其中所說的微球成分與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料成分的重量比＜2∶9，且微球成分的量不為0，所說納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分漿料中水含量的重量比例為50％～60％。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所說的納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分漿料為納米羥基磷灰石與殼聚糖復(fù)合成分的漿料，納米羥基磷灰石與殼聚糖復(fù)合成分的重量比例范圍是1/9～8/2。
7.如權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征是所說的微球成分為由殼聚糖與海藻酸鈉所形成的以海藻酸鈉成微球和殼聚糖為包衣的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是所說的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球是按下述方式所成的微球?qū)⒅亓?體積比為1％～2.5％的海藻酸鈉水溶液在200～4000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下，逐滴加入到已混合有體積含量為1％～5％表面活性成分的水不溶性有機(jī)相液體充分混合均勻，并加入凝膠劑，然后在充分?jǐn)嚢柘聦⒂伤f比例量的殼聚糖配制成重量/體積比為2％～3％也混合有體積含量為1％～5％表面活性成分的殼聚糖水溶液加入其中，攪拌下充分反應(yīng)后，過濾洗滌并冷凍干燥后得到所說的殼聚糖/海藻酸鈉復(fù)合微球。
9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所說的對(duì)混合物料的升溫速率為0.5～3℃/分鐘。
10.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所說的能分解產(chǎn)生氣體的鹽類成分為碳酸氫鈉或碳酸氫銨。
全文摘要
復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料及制備方法。該支架材料由納米羥基磷灰石成分和醫(yī)用高分子材料成分構(gòu)成具有相互貫通孔隙的骨架結(jié)構(gòu)，其特征是在骨架結(jié)構(gòu)材料中散布有帶微孔結(jié)構(gòu)的微球成分，微球與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子成分的重量比＜2∶9，且微球成分的量不為0。將該比例量的微球與納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子復(fù)合成分的漿料及受熱能分解產(chǎn)氣的鹽充分混合均勻后升溫，使該鹽類分解產(chǎn)生氣體，再于≤－20℃條件下至少冷凍24小時(shí)后，冷凍干燥除去其中的水成分即得。該組織工程支架材料中具有空隙率高、連通性好孔隙，微球中負(fù)載的藥物、生長(zhǎng)因子等多種活性成分可具有良好的緩釋效果。
文檔編號(hào)A61L27/50GK1911457SQ20061002176
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者李玉寶, 石浦江, 張利 申請(qǐng)人:四川大學(xué)