專利名稱：用于制備組織工程管狀支架的專用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種組織工程支架的模具，特別是一種制備組織工程管狀支架的 專用模具。
背景技術(shù)：
組織工程技術(shù)是治療人體和動物各類組織器官損傷、病變的新策略。組織工程技 術(shù)以組織工程支架為基礎(chǔ)，復(fù)合基因治療和細(xì)胞技術(shù)，制作人工組織和器官，用于替代病態(tài) 組織和器官。組織工程管狀支架主要應(yīng)用于管狀組織及器官的修復(fù)與重建，如神經(jīng)、肌腱、血 管、氣管、尿道等。這種管狀支架的制備一般采用注射或澆注成型的工藝，也有通過切、挖的 方法制造管狀支架。組織工程管狀支架除了管狀的外部形貌外，其物理形態(tài)特征也是一項(xiàng) 重要參數(shù)，對組織工程支架的應(yīng)用效果有著至關(guān)重要的影響。制備具有特定物理結(jié)構(gòu)的組 織工程支架，需要以自然組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)為參考依據(jù)，在三個(gè)尺度上控制支架的形態(tài)結(jié)構(gòu) 參數(shù)宏觀(cm)、亞微觀(mm)與微觀(nm)。不同的應(yīng)用環(huán)境對支架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)有不同 的要求，而且在不同的尺度(宏觀、亞微觀、微觀)對結(jié)構(gòu)形態(tài)的要求也不盡相同。例如，心 血管的組織工程支架通常在宏觀上采用典型的單一通道貫通的管結(jié)構(gòu)，管壁較薄且在微觀 上為密實(shí)或具有極細(xì)(nm級)的微孔，這種模型在氣管支架、尿道支架及其他具有輸送功能 的管狀組織器官支架中較為常見，應(yīng)用過程中，這種密實(shí)或極細(xì)孔的壁結(jié)構(gòu)不至于導(dǎo)致物 質(zhì)輸送時(shí)產(chǎn)生泄漏。而用于神經(jīng)(周圍或中樞系統(tǒng))組織修復(fù)的支架，多通道的導(dǎo)管可以獲 得更好的效果，這種導(dǎo)管在圓柱形的管體排列一個(gè)或多個(gè)縱向貫通的通道，宏觀形態(tài)與蓮 藕或蜂窩煤類似，而在通道支架的壁內(nèi)部的亞微觀-微觀形態(tài)上，一般具有微米級的孔以 增加孔隙率、滲透性等，研究證明這些通道壁內(nèi)部具有亞微觀-微觀尺寸的多級孔結(jié)構(gòu)時(shí)， 有益于在支架中建立神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。通過切、挖將塊狀材料制成管狀支架的方法，因其機(jī)械或激光加工手段對制得的 管狀支架外壁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較大且難以評估，不能滿足作為組織工程支架必須的精確、 穩(wěn)定的要求。采用澆注或注射成型的方案，在宏觀尺度上按照設(shè)計(jì)制作特定形態(tài)的組織工 程支架，是目前為止最為可行、簡便的方法。然而，組織工程技術(shù)對支架的亞微觀、微觀尺度 的形態(tài)有很高的要求，因此設(shè)計(jì)一套工藝和模具，將支架制備所涉及的亞微觀、微觀尺度形 態(tài)的形成的技術(shù)與注射成型的方案統(tǒng)一起來，對精確制備組織工程支架的意義非常重大。近年來，出現(xiàn)了一些應(yīng)用于澆注或注射成型的模具。但是，這些模具存在明顯的缺 點(diǎn)(1)裝配復(fù)雜，使用繁瑣；(2)對制作支架用的原材料的適用性不高；(3)加工過程對其 他建立亞微觀、微觀形態(tài)的技術(shù)的兼容性不夠；(4)制備產(chǎn)品時(shí)的外部條件(如溫度及其變 化幅度趨勢和方向等)適應(yīng)范圍窄、可控性差，批次差異難以控制；(5)模具本身效率低，可 擴(kuò)展性小。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種裝配簡易、使用方便、材料 選擇范圍廣、制備工藝參數(shù)可方便調(diào)節(jié)的精密模具，其可按照各類具有輸送功能的組織或 器官、管狀外觀的需要，制備宏觀至微觀全尺度范圍內(nèi)具有精確物理結(jié)構(gòu)的各類組織工程 管狀支架。本實(shí)用新型解決其問題所采用的技術(shù)方案是一種用于制備組織工程管狀支架的專用模具，包括呈管狀的模具本體，所述模具本 體兩端分別是注料口和排氣端，所述注料口上設(shè)有注料口塞，所述排氣端上設(shè)有罩于其上的 延伸段，所述延伸段上設(shè)有排氣孔，所述排氣孔上設(shè)有排氣孔塞，所述模具本體內(nèi)設(shè)有至少兩 個(gè)孔板，所述孔板的中部設(shè)有固定孔，所述孔板的中部的邊緣設(shè)有用于物料通過的缺口。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述模具本體內(nèi)設(shè)有用于固定孔板的卡槽。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的模具本體由左模和右模組合固定而成。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述左模一端設(shè)有左模定位卡扣，所述右模上 設(shè)有與左模定位卡扣相配合的右模定位卡扣。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模具本體的排氣端具有一定斜度，所述延 伸段與排氣端相配合的部分也具有相應(yīng)的斜度。本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型的制備組織工程管狀支架的模具結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和使用；(2)配合相分離等技術(shù)可以制造出具有宏觀、亞微觀和微觀物理構(gòu)造的管狀支 架；(3)由于型腔外部為壁厚均勻的圓管形，模具本體在橫截面上具有各向同性，對 溫度的選擇、溫度變化的幅度與趨勢、熱的傳遞方向等具有較高的靈敏性和適應(yīng)性、可控性 好，批次差異??；(4)內(nèi)部設(shè)置邊緣處有缺口的孔板，模具的各組件的材質(zhì)與尺寸參數(shù)、內(nèi)腔上用于 固定孔板的凹槽的分布、孔板上孔和缺口分布形態(tài)及孔板的數(shù)量均可根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行調(diào) 整，擴(kuò)展性好。(5)本實(shí)用新型的制備組織工程管狀支架的模具，在用于制備較寬尺度范圍(從 cm到nm)、結(jié)構(gòu)可控的組織工程支架時(shí)，可以采用不同類型的致孔劑，如固相或液相、水溶 性或油溶性、溶解或揮發(fā)等(配合使用不同致孔劑去除方法)；也可精確控制加工條件，如 在注射-成型過程中的溫度范圍、溫度變化幅度與、熱的傳遞方向等。因此，采用本實(shí)用新 型的模具制備管狀組織工程支架，在原材料的選擇上具有更高的適應(yīng)性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型拆分示意圖；圖3是本實(shí)用新型的孔板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型延伸段剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照
圖1至圖4，本實(shí)用新型的一種用于制備組織工程管狀支架的專用模具，包括 呈管狀的模具本體1，所述模具本體1兩端分別是注料口 11和排氣端12，所述注料口 11上 設(shè)有注料口塞2，所述排氣端12上設(shè)有罩于其上的延伸段3，所述延伸段3上設(shè)有排氣孔 31，所述排氣孔31上設(shè)有排氣孔塞4，所述模具本體1內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)孔板5，所述孔板5 的中部設(shè)有的固定孔51，所述孔板5的中部的邊緣設(shè)有用于物料通過的缺口 52。其中，固 定孔51用來固定縱向排列纖維絲(金屬絲、塑料或無機(jī)纖維)，其數(shù)目可以根據(jù)實(shí)際需要 確定，如需要單通道的組織工程支架，只需要一個(gè)固定孔51即可。而孔板5的數(shù)目和相互 間的距離也可根據(jù)實(shí)際情況確定，如需要一次制備3個(gè)支架，則可設(shè)置共4個(gè)孔板，它們之 間有共3個(gè)成型腔可制造出三個(gè)所需的支架，并且對于支架的長度的控制可通過調(diào)節(jié)孔板 5之間的距離來實(shí)現(xiàn)。其中，孔板5的作用在于固定貫穿的纖維絲，纖維絲在模具腔體中的排列由孔板5 上固定孔51的分布決定，橫截面形態(tài)和尺寸由孔板5上固定孔51的形態(tài)和尺寸決定。纖 維絲與模腔共同決定所制備的產(chǎn)品的宏觀形態(tài)?？装?邊緣設(shè)計(jì)的缺口 52，用于物料的流 動或通過。如采用異相致孔劑結(jié)合致孔_濾除工藝控制導(dǎo)管的亞微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)，該缺口 52設(shè)計(jì)可使異相致孔劑由注料口 11進(jìn)入模腔的各段。延伸段3及排氣孔31的作用在于注 射過程中的排氣、脫模過程中對柱型致孔劑的去除。排氣孔塞4及注料口塞2用于保證物 料注射之后的處理過程的密封。本實(shí)用新型的制備組織工程管狀支架的模具結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和使用；對原材 料的適應(yīng)性廣；易于結(jié)合熱致相分離等技術(shù)制造出同時(shí)具有宏觀、亞微觀和微觀尺度孔形 貌結(jié)構(gòu)的管狀支架；其次，由于型腔外部為壁厚均勻的圓管形，模具本體在橫截面上具有各 向同性，對溫度的選擇、溫度變化的幅度與趨勢、熱的傳遞方向等具有較高的靈敏性和適應(yīng) 性、可控性好，批次差異小；此外，內(nèi)部設(shè)置邊緣處有缺口的孔板，模具的各組件的材質(zhì)與尺 寸參數(shù)、內(nèi)腔上用于固定孔板的凹槽的分布、孔板上孔和缺口分布形態(tài)及孔板的數(shù)量均可 根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行調(diào)整，擴(kuò)展性好。為了便于有效固定孔板5，作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述模具本體1內(nèi)設(shè)有用于固定孔 板5的卡槽17。安裝時(shí)，讓孔板5位于該卡槽17內(nèi)，在模具使用過程中可以保證孔板不會 發(fā)生移動。為了保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品容易脫模，作為優(yōu)選，本實(shí)施例中所述的模具本體1由左 模13和右模14組合固定而成。并且，為防止左右模13，14合模后發(fā)生相對錯對，保證生產(chǎn) 的順利進(jìn)行，所述左模13 —端設(shè)有左模定位卡扣15，所述右模14上設(shè)有與左模定位卡扣 15相配合的右模定位卡扣16，當(dāng)左右模13，14合模后，左模定位卡扣15與右模定位卡扣16 相嵌合，阻礙相互間的錯動趨勢。此外，為了使得左右模13，14合模后松開，可以采取一些 固定措施，如可以在其合模后在模具本體1上套入卡箍。此外，應(yīng)當(dāng)注意到，為了便于脫模，模具本體1也可以設(shè)計(jì)為三塊，甚至是多塊模 的組合，不僅僅局限于本實(shí)施中左右兩塊模的組合。為了使得延伸段3和模具本體1之間結(jié)合更為緊密，所述模具本體1的排氣端12 具有一定斜度，所述延伸段3與排氣端12相配合的部分也具有相應(yīng)的斜度。當(dāng)然，延伸段 3和模具本體1之間還可以通過螺紋連接。[0031]當(dāng)然，本實(shí)用新型創(chuàng)造并不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違 背本實(shí)用新型精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本 申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。下面結(jié)合使用方法對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明1、模具組裝A、將孔板5分別固定于模具本體1上的卡槽17中，在孔板5的固定孔51中插入合 適長度的直徑為200微米的具有形狀記憶功能的鎳合金絲，鎳合金絲在孔板5中形成貫穿 且位置固定；形成圓管結(jié)構(gòu)，用卡箍對圓管進(jìn)行固定，并將固定成管的組件插入延伸段3， 使用排氣孔塞4封住排氣孔31。B、將適量碳酸氫鈉微球(直徑75-125微米)由注料口 11加入至上述組裝好的圓 管中，振蕩使微球填滿腔體?？装?邊緣的缺口 52可使碳酸氫鈉微球進(jìn)入和充滿下一層的 腔體。C、將步驟C所得的組合正置(注料口朝上)，將吸取適量PLLA(左旋聚乳酸)/ DOXANE(二氧六環(huán))二元溶液(Polymer =DOXANE = 6%, wt/v)的注射器插入注料口，倒置 模具(注料口朝下)，取下排氣孔塞4，通過注射器將溶液推入模具中。D、注射完畢之后，使用排氣孔塞4密封排氣孔31，再次調(diào)轉(zhuǎn)模具方向(注料口朝 上)，取出注射器，使用注料口塞2密封注料口。2、相分離過程將前述組裝好的模具置于-40°C恒低溫油浴中浸沒，降溫過程聚合物溶液相分離 完成。保持lh，待模具內(nèi)部溫度均勻后，取出。3、溶劑的去除依次拆除磨具組件注料口塞2，排氣孔塞4，延伸段3 ；再將鎳合金絲逐一拔出，冷 凍干燥72小時(shí)，得到內(nèi)部包含致孔劑(碳酸氫鈉微球)的聚合物管。4、打開模腔，去除聚合物管，置于4°C的水中4天(每6小時(shí)換水一次)，使水將殘 余的DOXANE與碳酸氫鈉完全去除。再次冷凍干燥，即可得到多通道管狀支架。
權(quán)利要求一種用于制備組織工程管狀支架的專用模具，其特征在于包括呈管狀的模具本體(1)，所述模具本體(1)兩端分別是注料口(11)和排氣端(12)，所述注料口(11)上設(shè)有注料口塞(2)，所述排氣端(12)上設(shè)有罩于其上的延伸段(3)，所述延伸段(3)上設(shè)有排氣孔(31)，所述排氣孔(31)上設(shè)有排氣孔塞(4)，所述模具本體(1)內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)孔板(5)，所述孔板(5)的中部設(shè)有固定孔(51)，所述孔板(5)的中部的邊緣設(shè)有用于物料通過的缺口(52)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備組織工程管狀支架的專用模具，其特征在于所述 模具本體(1)內(nèi)設(shè)有用于固定孔板(5)的卡槽(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制備組織工程管狀支架的專用模具，其特征在于 所述的模具本體(1)由左模(13)和右模(14)組合固定而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制備組織工程管狀支架的專用模具，其特征在于所述 左模(13) —端設(shè)有左模定位卡扣(15)，所述右模(14)上設(shè)有與左模定位卡扣(15)相配合 的右模定位卡扣(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備組織工程管狀支架的專用模具，其特征在于所述 模具本體(1)的排氣端(12)具有一定斜度，所述延伸段(3)與排氣端(12)相配合的部分 也具有相應(yīng)的斜度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于制備組織工程管狀支架的專用模具。包括呈管狀的模具本體，所述模具本體兩端分別是注料口和排氣端，所述注料口上設(shè)有注料口塞，所述排氣端上設(shè)有罩于其上的延伸段，所述延伸段上設(shè)有排氣孔，所述排氣孔上設(shè)有排氣孔塞，所述模具本體內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)孔板，所述孔板的中部設(shè)有固定孔，所述孔板的中部的邊緣設(shè)有用于物料通過的缺口。本實(shí)用新型模具結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和使用，結(jié)合相分離過程，可以制備出各種微觀物理形態(tài)的管狀組織工程支架。
文檔編號B29C45/34GK201685400SQ20102018877
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者全大萍, 曾晨光, 朱繼翔, 董鵬, 謝高藝 申請人:中山大學(xué)