專利名稱：：復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種醫(yī)用高分子材料，特別是涉及一種復(fù)合生物可降解合成高分子材料。技術(shù)背景對醫(yī)用高分子材料的基本要求是組成醫(yī)用高分子材料的聚合物純度要高，不含有任何對身心有害的物質(zhì)；要有優(yōu)良的生物相容性，即有良好的血液相容性與組織相容性；無毒性，不引起腫瘤或過敏反應(yīng)，不破壞鄰近組織；有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能和良好的力學(xué)性能；能經(jīng)受消毒處理而不變化；成型加工方便，價格低廉。聚乳酸(PLA)、聚乳酸與聚羥基乙酸(PGA)的共聚物(PLGA)、聚乳酸-已內(nèi)酯的共聚物(PCL)、聚p-羥基丁酯(PHB)和聚原酸酯等，是人工合成的可降解高分子材料。其中，聚乳酸具有較好的生物相容性和力學(xué)強度，并且已經(jīng)通過美國FDA批準可以用于植入人體，在醫(yī)用材料中的應(yīng)用最為廣泛。但是，聚乳酸在很多方面仍不能滿足需要。第一，聚乳酸是一種疏水性較強的材料，不利于細胞在材料表面粘附和鋪展；第二，聚乳酸的生物相容性無法和膠原、透明質(zhì)酸等天然生物材料相比，良好的生物相容性直接關(guān)系到正常細胞的增殖和組織的形成。第三，聚乳酸的脆性較大(聚P-羥基丁酯(P朋)也存在同樣問題)，限制了其在人體復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境下的應(yīng)用。雖然，目前有很多研究試圖通過加入天然生物材料改善聚乳酸的生物相容性，但是大多數(shù)天然生物材料均為水溶性物質(zhì)，無法和脂溶性聚乳酸通過互溶方式結(jié)合，只能通過表面改性和聚乳酸結(jié)合，而表面改性很難維持材料長期穩(wěn)定的生物相容性。而聚乳酸與聚羥基乙酸(PGA)的共聚物(PLGA)、聚乳酸-己內(nèi)酯的共聚物(PCL)和聚原酸酯等高分子材料脆性雖小，可在不適用聚乳酸高分子材料的情況下替代使用，但同樣還存在上述其它缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述缺陷，提供一種復(fù)合生物可降解合成高分子材料，能提高合成高分子材料的生物相容性和生物活性，改善其力學(xué)特性。本發(fā)明同時還提供該復(fù)合生物可降解高分子材料的制備方法。復(fù)合生物可降解合成高分子材料，其特征在于在生物可降解合成高分子材料中添加有卵磷脂。所述卵磷脂的重量百分含量為0.150%。所述生物可降解合成高分子材料包括聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸-已內(nèi)酯共聚物(PCL)、聚P-羥基丁酯(PHB)和聚原酸酯中的一種或其組合。所述聚乳酸可以是左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA、同時含有左旋和右旋的聚乳酸PDLLA和消旋聚乳酸meso-PLA四種不同形態(tài)的聚合物中的一種或其組合。上述復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制備方法，將生物可降解合成高分子材料和卵磷脂共溶在脂溶性溶劑中，再將溶劑揮發(fā)即可。所述脂溶性溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷，四氫呋喃或1，4-二氧六環(huán)。所述共溶條件為無水、常溫。所述共溶后溶液的重量體積濃度為150g/ml。復(fù)合生物可降解合成高分子材料可以制備成醫(yī)用組織工程支架。生物可降解合成高分子材料是一種疏水性較強的高分子材料，該類材料對細胞親和力弱，要提高其生物相容性，必須使其親水性能提高。卵磷脂有廣義和狹義之分。狹義的卵磷脂指磷脂酰膽堿，廣義的卵磷脂是包括磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、肌醇磷脂(PI)、絲氨酸磷脂(PS)、等在內(nèi)的含磷脂類。卵磷脂從加工來源上分為大豆卵磷脂和蛋黃卵磷脂。大豆磷脂或稱大豆卵磷脂含有卵磷脂、腦磷脂、心磷脂、磷脂酸(PA)、磷脂酰甘油(PG)、縮醛磷脂、溶血磷脂等。蛋黃磷脂屬動物胚胎磷脂，含有大量的膽固醇和甘油三酯及許多人體不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素?！吨兴幉摹?002年第25巻第10期的"卵磷脂的研究進展"一文中，論述了卵磷脂的藥理作用及臨床應(yīng)用。文中提到卵磷脂具有"健腦作用"，"保護肝臟、防止脂肪肝和肝硬化"，"降血脂作用和心血管疾病的治療"，"磷脂類化合物是生物膜神經(jīng)組織的重要組分，具有增強神經(jīng)組織的作用，并能調(diào)節(jié)高級神經(jīng)活動"。卵磷脂是具有親油性和親水性的雙親分子，同時又是人體細胞膜的重要組成部分，是一種有利于細胞和組織生長的天然生物材料。卵磷脂是脂溶性物質(zhì)，可與高分子材料通過溶液共溶的方式混合。將卵磷脂與可生物降解高分子共溶在脂溶性溶劑中，形成復(fù)合生物可降解合成高分子材料。溶液共溶是在常溫和無水的環(huán)境下進行的，是一個物理過程，因此能夠保持卵磷脂的生物活性。所以本發(fā)明復(fù)合生物可降解合成高分子材料以生物可降解合成高分子材料為載體，將卵磷脂帶入體內(nèi)，使卵磷脂在體內(nèi)發(fā)揮其藥理作用，為卵磷脂的使用開辟了另一種全新的給藥方式，同時生物可降解合成高分子材料與卵磷脂形成的復(fù)合高分子材料的生物相容性比單純的生物可降解合成高分子材料有了明顯的提高。因為在卵磷脂混合物中主要成分為磷脂酰膽堿，所以廣義的卵磷脂和狹義的卵磷脂均能實現(xiàn)上述功能。卵磷脂的加入量優(yōu)選為0.150%。該脂溶性溶劑可以是二氯甲烷，三氯甲烷，四氫呋喃或1,4-二氧六環(huán)等。生物可降解合成高分子材料包括聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚乳酸-已內(nèi)酯共聚物、聚P-羥基丁酯和聚原酸酯中的一種或其組合。其中最常用是聚乳酸，由于乳酸的手性結(jié)構(gòu)，聚乳酸又包括有左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA、同時含有左旋和右旋的聚乳酸PDLLA和消旋聚乳酸meso-PLA四種不同形態(tài)的聚合物。本發(fā)明中的復(fù)合卵磷脂的生物可降解合成高分子材料，其制備方法為1.將生物可降解合成高分子材料與卵磷脂，不分先后次序，共同溶解在脂溶性溶劑中，通過攪拌，使兩者達到充分溶解，形成無色或略帶黃色的透明溶液，溶液的重量體積濃度為150g/ml，其中溶質(zhì)的重量百分比為，生物可降解合成高分子材料50%99.9%，卵磷脂0.150%。2.利用相分離、鹽析或電紡絲的方法，將上述溶液制成組織工程用的三維多孔支架(scaf化ld)，支架的孔隙率為1099%，孔的大小為廣1000um;或者使溶劑揮發(fā)，形成復(fù)合物膜，膜的厚度為0.015ram，然后用膜制備治療心腦血管狹窄的支架(stent)。實驗證明，生物可降解合成高分子材料與卵磷脂形成復(fù)合材料后，其生物相容性和親水性有了明顯的改善，由于卵磷脂的作用，細胞在復(fù)合材料上的粘附和增殖情況明顯好于單純的生物可降解合成高分子材料。本發(fā)明還將常用的聚乳酸高分子材料與復(fù)合卵磷脂以后的復(fù)合材料作了性能對比實驗，結(jié)果表明l..復(fù)合卵磷脂后材料的塑性顯著增加，純PLLA的斷裂伸長率約為11%，隨著卵磷脂含量的增加，材料的斷裂伸長率逐漸提高，復(fù)合10%卵磷脂時材料的斷裂伸長率達到106%;2.復(fù)合卵磷脂后材料的親水性顯著提高，純PLLA的靜態(tài)水相接觸角為62°，含10%卵磷脂的復(fù)合材料接觸角達到16°。細胞和組織容易在親水性好的材料上粘附和生長；另外，復(fù)合卵磷脂的可降解高分子材料植入人體后，在材料降解的同時，緩慢釋放出具有生物活性的卵磷脂，能夠促進細胞分化和增殖，并帶來對人體有利的藥理作用。此外本發(fā)明還將聚乳酸與聚羥基乙酸(PGA)的共聚物(PLGA)、聚乳酸-已內(nèi)酯的共聚物(PCU，聚P-羥基丁酯(P冊)和聚原酸酯材料與復(fù)合卵磷脂以后的復(fù)合材料作了性能對比實驗。結(jié)果表明，PLGA、PCL和聚原酸酯材料與卵磷脂復(fù)合之后，生物相容性也有了顯著提高；P朋加入卵磷脂后，材料的塑性也明顯增加。圖l血管平滑肌細胞(VSMCs)在PLGA/卵磷脂復(fù)合材料上的粘附和增殖圖2在PCL和含25%卵磷脂復(fù)合材料上培養(yǎng)兔膀胱平滑肌細胞的DAPI染色結(jié)果。其中(a,b)為PCL上培養(yǎng)細胞1和7天的結(jié)果；(c，d)為含25%卵磷脂復(fù)合材料上培養(yǎng)細胞1和7天的結(jié)果。(放大倍數(shù)100)圖3肝細胞在聚原酸脂/卵磷脂復(fù)合膜材料上的增殖情況具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實驗所用原料均為市售。實施例1:利用PLLA(15萬道爾頓)和卵磷脂(大豆卵磷脂)為原料，將它們共同溶解在二氯甲烷中，形成重量體積濃度為3g/ml的溶液，其中溶質(zhì)的重量百分比為，高分子材料90%，卵磷脂10%。將溶液倒入平底的玻璃模具中，在室溫下使溶劑揮發(fā)，形成厚度為0.2mm的復(fù)合物膜。將膜切割成寬度為0.2mm的條帶，將條帶纏繞在直徑為4mm的棒上，兩端夾緊，放在5(TC的烘箱中72小時，得到螺旋形支架。利用專門的植入裝置，將螺旋形支架植入心臟冠狀動脈，支架能夠支撐冠狀動脈，使之保持暢通。支架的降解時間為12年。實施例2利用PLGA(10萬道爾頓)和卵磷脂(蛋黃卵磷脂)為原料，將它們共同溶解在1，4-二氧六環(huán)中，形成重量體積濃度為6g/ml的溶液，其中溶質(zhì)的重量百分比為，高分子材料97%，卵磷脂3%。利用電紡絲方法制備管狀血管組織工程三維多孔框架。多孔框架孔隙率為90%，纖維直徑110um，孔徑1100um。利用體外細胞培養(yǎng)技術(shù)，在多孔材料上體外培養(yǎng)和擴增血管平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞，然后將帶有血管平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞的多孔材料移植到患者的病變或損傷血管部位。在多孔材料降解的同時，釋放出卵磷脂，能夠促進血管平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞的分化和增殖，從而生成新的自體血管。復(fù)合多孔材料的降解時間為36個月。實施例3利用PCL(10萬道爾頓)和卵磷脂(蛋黃卵磷脂)為原料，將它們共同溶解在1,4-二氧六環(huán)中，形成重量體積濃度為10g/ml的溶液，其中溶質(zhì)的重量百分比為，高分子材料75%，卵磷脂25%。利用凍干法制備組織工程三維多孔框架溶液攪拌24小時后，倒入聚四氟乙烯模具中降溫、成型，(TC冰凍保存12小時，然后放入凍干機內(nèi)進行冰凍干燥48小時，除去1，4-二氧六環(huán)，得到組織工程三維多孔框架?？蚣艿目紫堵蕿?5%，孔徑為10300um。利用體外細胞培養(yǎng)技術(shù)，在多孔材料上體外培養(yǎng)和擴增膀胱平滑肌細胞，然后將帶有膀胱平滑肌細胞的多孔材料移植到患者的膀胱缺損部位。在多孔材料降解的同時，釋放出卵磷脂，能夠促進膀胱平滑肌細胞的分化和增殖，從而修復(fù)膀胱缺損，復(fù)合多孔材料的降解時間為36個月。實施例4利用聚原酸脂和卵磷脂(大豆卵磷脂)為原料，將它們共同溶解在1，4-二氧六環(huán)中，形成重量體積濃度為1g/ml的溶液，其中溶質(zhì)的重量百分比為，高分子材料99.9%，卵磷脂O.1%。將溶液倒入特制的模具中，利用鹽析的方法，制備成三維多孔材料。多孔材料的孔隙率為90%，孔徑為50500"m。提取肝臟缺損患者的肝細胞，利用體外細胞培養(yǎng)技術(shù)，在多孔材料上培養(yǎng)和擴增肝細胞，然后將帶有肝細胞的多孔材料移植到患者的肝臟缺損部位。在多孔材料降解的同時，釋放出卵磷脂，能夠誘導(dǎo)肝細胞的分化和增殖，從而修復(fù)肝臟缺損，缺損肝臟修復(fù)較純聚原酸脂快很多，復(fù)合多孔材料的降解時間為0.51年。實施例5利用PHB和卵磷脂(蛋黃卵磷脂)為原料，將它們共同溶解在四氫呋喃中，形成重量體積濃度為30g/ml的溶液，其中溶質(zhì)的重量百分比為，高分子材料50%，卵磷脂50%。將溶液倒入平底的玻璃模具中，在室溫下使溶劑揮發(fā)，形成厚度為0.1mm的復(fù)合物膜。將膜切割成寬度為0.5咖的條帶，將條帶纏繞在直徑為4ran的棒上，兩端夾緊，放在5(TC的烘箱中72小時，得到螺旋形支架。利用專門的植入裝置，將螺旋形支架植入心臟冠狀動脈，支架能夠支撐冠狀動脈，使之保持暢通。支架的降解時間為12年。實驗例實驗例1、將實施例1所制得的復(fù)合生物可降解合成高分子材料與單純的可生物降解材料PLLA做如下項目的性能對比實驗。1.采用了靜態(tài)水相接觸角來表征材料膜的親水性。材料表面的親水性越強，其水相接觸角越小。復(fù)合卵磷脂后材料的親水性有了顯著的提高。純PLLA的靜態(tài)水相接觸角為62°，含10%卵磷脂的復(fù)合材料接觸角達到16°。2.將樣品材料制成膜片，使用萬能試驗機測試材料的拉伸性(材料的塑性越好，其拉伸斷裂伸長率越大)，100N載荷。樣品體積50x10x0.2mm，拉伸速度10mm/min。每種樣品都作了4個試樣，將他們的平均值作為實驗結(jié)果如表1。表l樣品PLLA試樣l試樣2試樣3試樣4拉伸斷裂伸長率11%104%107%107%106%復(fù)合卵磷脂后材料的塑性顯著增加，純PLLA的斷裂伸長率約為11%,復(fù)合10%卵磷脂時材料的斷裂伸長率達到106%。同時實驗證明，隨著卵磷脂含量的增加，材料的斷裂伸長率逐漸提高。實驗例2將實施例2所制得的復(fù)合生物可降解合成高分子材料與單純的可生物降解材料PLGA做如下性能對比實驗。將樣品材料置于48孔細胞培養(yǎng)板內(nèi)，用Co60照射(25kGy)消毒滅菌。血管平滑肌細胞VSMCs以2.0xl04cells/cm2的密度種在48孔板，培養(yǎng)板各孔內(nèi)固定了材料，在DMEM中培養(yǎng)1天和4天，將待測樣品用磷酸緩沖溶液(PBS)漂洗3次，每個孔加500nlMTT溶液(5mg/mlMTT([3-(4,5-dimethy他iazol-2-yl)-2，5-diphenyltetrazoliumbromide],噻唑鹽，0.2卞m濾菌)，37°C孵育4h。然后每個孔的液體被仔細地吸走，每個孔加1mlDMSO，搖晃15min，使藍紫色結(jié)晶物formanzan完全溶解。用酶標檢測儀(BM-IV)測試490nm的吸光值，如圖1。MTT比色法是一種檢測細胞存活、粘附和增殖的方法，所用的顯色劑是一種能接受氫原子的化合物MTT，原理是，活細胞內(nèi)線粒體琥珀酸脫氫酶能將淡黃色的MTT還原為藍紫色的結(jié)晶formazan，后者的產(chǎn)量與活細胞數(shù)成正相關(guān)。formazan可用DMSO、無水乙醇或酸化異丙醇等溶解，在酶標儀上以波長490nm進行比色。所檢測的材料吸光值OD越大，說明在材料表面粘附和增殖的細胞越多，反應(yīng)出材料的生物相容性越好。圖1顯示，利用MTT方法處理體外細胞培養(yǎng)1天和4天的材料，復(fù)合卵磷脂的PLGA材料較純PLGA的吸光值有顯著性增加。從MTT試驗結(jié)果可以看出，細胞在復(fù)合3%卵磷脂的材料上的粘附和增殖情況顯著好于純PLGA，復(fù)合材料的生物相容性比純PLGA有了明顯的提高。另外，復(fù)合卵磷脂的可降解高分子材料植入人體后，在材料降解的同時，緩慢釋放出具有生物活性的卵磷脂，能夠促進細胞分化和增殖，并帶來對人體有利的藥理作用。實驗例3將實施例3所制得的復(fù)合生物可降解合成高分子材料與單純的可生物降解材料PCL做如下性能對比實驗。將PCL和含25W卵磷脂的復(fù)合材料三維框架樣品分別固定在24孔板內(nèi)，輻照消毒。取新西蘭白兔膀胱平滑肌細胞，以1X105cells/cm2的密度接種在材料上。加入DMEM培養(yǎng)液在37°C，5%C02孵箱中進行培養(yǎng)。培養(yǎng)1和7天時，使用DAPI(4'，6-diamidino-2-phenylindole)染料對材料上粘附生長細胞的細胞核染色，并在熒光顯微鏡下觀察。如圖2。材料的生物相容性越好，在材料表面的粘附和增殖的細胞越多，染色后觀察到的細胞也就越多(照片上的亮藍點為膀胱平滑肌細胞)。從圖2可以看出，第1天時僅有較少的細胞粘附在PCL材料上，而含25%卵磷脂的復(fù)合材料上粘附的細胞則明顯多于純PCL材料；第7天時，僅有很少的細胞存在于純PCL材料上。而含25X卵磷脂的復(fù)合材料上增殖的細胞要明顯多于純PCL材料。含卵磷脂的復(fù)合材料的生物相容性明顯好于純PCL，這種復(fù)合材料更適合用于膀胱組織工程。實驗例4將實施例4所制得的復(fù)合生物可降解合成高分子材料與單純的可生物降解材料聚原酸脂做如下性能對比實驗。將樣品材料置于48孔細胞培養(yǎng)板內(nèi)，用Co60照射(25kGy灘毒滅菌。肝細胞以1.0x105cells/cm2的密度種在48孔板，培養(yǎng)板各孔內(nèi)固定了材料，在DMEM中培養(yǎng)2，4禾B6天，將待測樣品用磷酸緩沖溶液(PBS)漂洗3次，每個孔加500WMTT溶液(5mg/mlMTT([3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromide],噻唑鹽，0.2卞m濾菌)，37。C孵育4h。然后每個孔的液體被仔細地吸走，每個孔加lmlDMSO，搖晃15min，使藍紫色結(jié)晶物formanzaii完全溶解。用酶標檢測儀(BM-IV)測試490nm的吸光值，如圖3。所檢測的材料吸光值OD越大，說明在材料表面增殖的細胞越多，反應(yīng)出材料的生物相容性越好。從MTT試驗結(jié)果(圖3)可以看出，肝細胞在復(fù)合0.1%卵磷脂的材料上的粘附和增殖情況顯著好于純聚原酸脂，復(fù)合材料的生物相容性比純聚原酸脂有了明顯的提高。實驗例5將實施例5所制得的復(fù)合生物可降解合成高分子材料與單純的可生物降解材料PHB做如下性能對比實驗。將樣品材料制成膜片，使用萬能試驗機測試材料的拉伸性，100N載荷。樣品體積50x10x0.2mm，拉伸速度10mm/min。每種樣品都作了4個試樣，將他們的平均值作為實驗結(jié)果(見表2)。材料的塑性越好，其拉伸斷裂伸長率越大。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>復(fù)合卵磷脂后材料的塑性顯著增加，純P冊的斷裂伸長率約為5%，復(fù)合50%卵磷脂時材料的斷裂伸長率達到176%。結(jié)論生物可降解合成高分子材料與卵磷脂形成復(fù)合材料后，其生物相容性和親水性有了明顯的改善，由于卵磷脂的作用，細胞在復(fù)合材料上的粘附和增殖情況明顯好于單純的生物可降解合成高分子材料。同時在復(fù)合卵磷脂后，PLA和PHB的塑性得到了改進，隨著卵磷脂含量的增加，復(fù)合材料塑性增大。權(quán)利要求1.復(fù)合生物可降解合成高分子材料，其特征在于在生物可降解合成高分子材料中添加有卵磷脂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料，所述卵磷脂的重量百分含量為0.150%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料，所述生物可降解合成高分子材料包括聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚乳酸-已內(nèi)酯共聚物、聚P-羥基丁酯和聚原酸酯中的一種或其組合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料，所述聚乳酸可以是左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、同時含有左旋和右旋的聚乳酸和消旋聚乳酸四種不同形態(tài)的聚合物中的一種或其組合。5.權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制備方法，將生物可降解合成高分子材料和卵磷脂共溶在脂溶性溶劑中，將脂溶性溶劑揮發(fā)即可。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制備方法，所述脂溶性溶劑為二氯甲垸、三氯甲烷、四氫呋喃或l，4-二氧六環(huán)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制備方法，所述共溶條件為無水、常溫。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料的制備方法，所述共溶后溶液的重量體積濃度為150g/ml。9.權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物可降解合成高分子材料制成的醫(yī)用組織工程支架。全文摘要本發(fā)明涉及一種“復(fù)合生物可降解合成高分子材料”，其特征在于在生物可降解合成高分子材料中添加有卵磷脂，所述卵磷脂的重量百分含量優(yōu)選0.1～50％。本發(fā)明可用于制備治療心腦血管狹窄的支架和組織工程用的多孔支架。通過復(fù)合卵磷脂，能夠提高高分子材料的生物相容性，改善其力學(xué)特性。文檔編號A61L27/18GK101219238SQ200710062608公開日2008年7月16日申請日期2007年1月11日優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日發(fā)明者菡崔,寧朱,王小平申請人:北京奧精醫(yī)藥科技有限公司