專利名稱：納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學材料制備技術領域，涉及聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法，具體涉及一種納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法。
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(yǎng)效率，而且決定移植后能否與受體很好地適應并結合在一起，從而發(fā)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(yōu)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后能夠完全降解；(2)三維立體的多孔結構具有三維聯(lián)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(zhì)的沉淀以及必要的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的傳輸，血管的長入；(3)適當?shù)臋C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，有利于引導骨組織的長入。骨組織工程支架制備技術國內(nèi)外近年已有不少專利和文獻報道。如中國專利200610035107. 5公開的一種復合三維多孔骨組織工程支架材料及其制備方法和應用；中國專利201010140115.2公開的一種雙層仿生軟骨組織工程用支架制備方 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]報道的用生長分化因子_5處理的脂肪間充質(zhì)干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]報道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范圍基本都較小，而臨床骨缺損的范圍較大，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(yè)上應用最廣范的生物高分子之一，也是最早經(jīng)過美國食品藥品局(簡稱FDA)認證可用于人體的生物材料之一。磷酸鈣鹽是天然骨的主要無機成分，它們具有較高的壓縮強度、耐磨性和化學穩(wěn)定性，并可在生物體內(nèi)發(fā)生降解，被新生骨組織吸收和替代，是骨組織支架常使用的材料。但存在多孔體強度較差、加工困難、形成的支架孔隙率低、脆性大等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法。本發(fā)明將具有良好生物降解性高分子生物材料聚乙交酯-丙交酯，與具有良好的生物相容性并可以增強和增韌有機相的無機磷酸鈣鹽復合，制備了一種納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架作為骨組織工程支架材料，在保證骨組織工程支架材料的強度和韌性的同時提高支架的生物相容性。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)
納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法，包括以下步驟
(1)將聚乙交酯-丙交酯溶解于二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；
(2)將納米磷酸鈣加入到步驟(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，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；
(3)將甲基纖維素加入去離子水中，加熱到5(T80°C，超聲至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；
(4)將步驟(2)得到的納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入步驟(3) 得到的甲基纖維素溶液中，攪拌至完全固化，高速離心，去離子水洗滌3、次，冷凍干燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；
(5)用脫模劑均勻地涂拭銅質(zhì)模具的表面，將步驟(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到銅質(zhì)模具中，加熱到60 100°C后保溫2 幾，冷卻至室溫，從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。本發(fā)明步驟(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的質(zhì)量體積比為0. Γ0. 3g/
mLo本發(fā)明步驟(2 )中，所述納米磷酸鈣和聚乙交酯-丙交酯的質(zhì)量比為(0.廣0. 75 ) 1。本發(fā)明步驟(3)中，所述甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量體積比為2. 5^5g/L ；所述超聲的功率為10(T200W，時間為IH本發(fā)明步驟(4)中，所述納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液和甲基纖維素溶液的體積比為(3 10):100。本發(fā)明步驟(5)中，所述脫模劑為聚乙二醇-200。本發(fā)明步驟(2)中，所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速彡2000r/min，時間為20 40min。本發(fā)明步驟(4)中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300 600r/min，時間為10 20h ；所述高速離心的轉(zhuǎn)速為150(T2500r/min，時間為5 IOmin ；所述冷凍干燥的溫度為-45 _35°C，時間為45飛Oh。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果
(1)制備的微球支架強度高、孔隙率高，抗壓強度好；
(2)制備的微球支架具有三維連通的孔結構，有利于細胞黏附增殖；
(3)制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)制備工藝簡單，對設備要求較低，實驗原料價格低廉，利于產(chǎn)業(yè)化。


圖1為本發(fā)明實施例1制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球的掃描電鏡(簡稱SEM)圖。圖2為本發(fā)明實施例2制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球表面的能譜(簡稱=EDS)圖譜。圖3為本發(fā)明實施例2制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球的SEM圖。圖4為本發(fā)明實施例2制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的 SEM 圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步解釋說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不限于此。實施例1
將Ig聚乙交酯-丙交酯溶解于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納米磷酸鈣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，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；將0. 625g甲基纖維素溶于250mL去離子水中，加熱到50°C使之溶脹，IOOff超聲分散Ih至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；將IOmL納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入250mL 甲基纖維素溶液中，以200r/min的速度攪拌20h至完全固化，1500r/min速度離心lOmin， 用去離子水洗滌3次，-45°C冷凍干燥45h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用聚乙二醇-200 (簡稱PEG)均勻地涂抹銅質(zhì)模具的表面，將聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到 60°C后保溫7h，冷卻至室溫，從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由圖1可以看出，實施例1制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球的表面粗糙，且呈點片狀顆粒分布。有利于在微球表面黏附。由圖2可以看出，實施例1制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球的表面元素主要有P、Ca、O、C等，表明圖1中看到的點片狀顆粒主要的成分是磷酸鈣。由圖3可以看出，實施例1制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球的球形度好，且表面比較粗糙，有利于細胞的黏附。實施例2
將3g聚乙交酯-丙交酯溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將2. 25g納米磷酸鈣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，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；將0. 5g甲基纖維素溶于IOOmL去離子水中，加熱到80°C使之溶脹，200W超聲分散池至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；將IOmL納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入IOOmL甲基纖維素溶液中，以600r/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冷凍干燥50h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用PEG均勻地涂抹銅質(zhì)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后保溫池，冷卻至室溫， 從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由圖4可以看出，實施例2制備的納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架中，微球之間是粘結在一起的，但是其間又有聯(lián)通的孔隙且孔結構均，也可以看出微球表面不是完全光滑的。從而使支架具有良好的力學性能，其粗糙的表面和聯(lián)通的孔隙有利于細胞的黏附和向內(nèi)部增殖。
采用美國hstron 5567型萬能實驗機測定微球支架的機械性能，經(jīng)測定，其抗壓強度和抗壓模量分別為7.46MPa和M3. 04 士沘.3 IMPa。實施例3
將2. 5g聚乙交酯-丙交酯溶解于12mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將1. 5g納米磷酸鈣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，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；將2g甲基纖維素溶于500mL去離子水中，加熱到60°C使之溶脹，150W超聲分散1. 5h至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；將12mL納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入200mL甲基纖維素溶液中，以400r/min的速度攪拌1 至完全固化，2000r/min速度離心7min，用去離子水洗滌3次，_40°C冷凍干燥48h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用PEG均勻地涂抹銅質(zhì)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后保溫4h，冷卻至室溫， 從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。實施例4
將Ig聚乙交酯-丙交酯溶解于5mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；將0. 4g納米磷酸鈣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25min至均勻，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；將0. 3g甲基纖維素溶于IOOmL去離子水中，加熱到70°C使之溶脹，150W超聲分散池至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；將5mL納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入IOOmL甲基纖維素溶液中，以300r/min的速度攪拌1 至完全固化，2000r/min速度離心8min，用去離子水洗滌4次，_40°C冷凍干燥45h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用PEG均勻地涂抹銅質(zhì)模具的表面，將聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加熱到70°C后保溫證，冷卻至室溫，從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
權利要求
1.納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將聚乙交酯-丙交酯溶解于二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；(2)將納米磷酸鈣加入到步驟(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，得到納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯的均質(zhì)混合液；(3)將甲基纖維素加入去離子水中，加熱到5(T80°C，超聲至完全溶解，得到甲基纖維素溶液；(4)將步驟(2)得到的納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液緩慢地加入步驟(3) 得到的甲基纖維素溶液中，攪拌至完全固化，高速離心，去離子水洗滌，冷凍干燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；(5)用脫模劑均勻地涂拭銅質(zhì)模具的表面，將步驟(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到銅質(zhì)模具中，加熱到60 100°C后保溫2 幾，冷卻至室溫，從模具中取出，制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的質(zhì)量體積比為0. Γ0. 3g/mL。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述納米磷酸鈣和聚乙交酯-丙交酯的質(zhì)量比為(0. Γ0. 75) :1。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量體積比為2. 5 5g/L ；所述超聲的功率為10(T200W，時間為廣池。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述納米磷酸鈣與聚乙交酯-丙交酯均質(zhì)混合液和甲基纖維素溶液的體積比為(Γιο) :100。
6.根據(jù)權利要求廣5之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述脫模劑為聚乙二醇-200。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速彡 2000r/min,時間為 20 40min。
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為 200 600r/min，時間為10 20h ；所述高速離心的轉(zhuǎn)速為150(T2500r/min，時間為 5 IOmin ；所述冷凍干燥的溫度為-45 _35°C，時間45飛Oh。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制備方法，包括以下步驟將聚乙交酯-丙交酯溶于二氯甲烷中，向其中加入納米磷酸鈣，高速攪拌，得到均質(zhì)混合液，再加入甲基纖維素溶液，攪拌至完全固化，高速離心，洗滌，冷凍干燥，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，加熱并保溫，冷卻后制得納米磷酸鈣增強型聚乙交酯-丙交酯微球支架。本發(fā)明的工藝簡單可行，制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，可用于骨組織的缺損修復和重建。
文檔編號A61L27/18GK102319451SQ201110243418
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者魏坤, 魏欣苗 申請人:華南理工大學