[发明专利]一类骨组织工程用有机/无机复合多孔支架材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域属于生物医学材料领域，是一项将有机/无机复合多孔支架材料用于骨组织工程学的技术，具体涉及一类基于聚α-羟基酸和生物活性陶瓷的骨组织工程用多孔支架材料的制备方法。

背景技术

每年都有数百万人遭遇病变或者意外伤害，承受组织损伤和修复带来的痛苦，而其中有很多人在等待可移植器官的过程中死亡。这种器官短缺致使医学界不断探索，通过亲属器官移植，成人组织培养等新的医学手段来缓解问题，但是供体不足的问题仍然存在。此外，异体移植可能产生的病菌感染、排异等问题也会给病人带来很大的痛苦，因此器官和组织的人工化成为当前生物医用材料领域亟待解决的问题。组织工程学的目的是运用工程学和生命科学、材料学以及化学的原理和方法，研究和开发、修复和改善损伤组织及其功能的生物替代物。其主要研究内容包括支架材料、种子细胞、器官构建、临床使用四个方面,其中支架材料是研究中最重要的一项。

用于组织工程的支架材料,一般应具备以下性能：良好的生物相容性，即无明显的炎性反应和细胞毒性、但具免疫性；良好的生物可降解性，即在体外以及植入体内之后可逐渐被分解和吸收；材料的孔隙率要足够大，比表面积高，这样有助于细胞增殖和分化；具有较好的力学性能,保证在病人正常的活动中不会塌陷；可加工成各种形状和结构,易于重复制作。

骨组织工程学是组织工程学的重要领域。正常的骨骼基质是一种有机物和无机物复合材料（包含胶原蛋白和矿物质）。这种天然的复合材料优于任何一种单独的组分，能够实现强度和韧度很好的平衡。与真骨中的无机相组分类似，复合材料支架中生物活性陶瓷（如生物活性玻璃、羟基磷灰石、碳酸羟基磷灰石、磷酸钙等）能够提供良好的骨传导性，聚合物能提供连续的结构和韧性的设计，这对贴壁细胞的存活和分化有利。聚α-羟基酸是被美国食品和药物管理局（FDA）批准的生物降解性医用材料，包括聚3-羟基丁酸酯(poly(3-hydroxybutyrate), P3HB)、聚己内酯(polycaprolactone, PCL)、聚乳酸(poly(lactic acid), PLA)、聚乙醇酸(poly(glycolic acid) , PGA)以及乳酸-乙醇酸的共聚物（PLGA）等，可通过化学法进行修饰，便于加工成型，因而广泛应用于骨组织工程支架材料的研究中。

目前复合多孔支架材料最常见的缺点就是降解速率和孔隙尺寸的可控性较差，限制了其在骨组织工程学中的应用。研究表明，高孔隙率能够加速骨的血管化，便于成骨细胞从周围环境中补充和渗透进来，从而促进体内骨生成。而如何控制聚乳酸的降解速度,使复合材料自身强度的下降能被新骨沉积形成的强度所弥补,已成为骨组织工程复合材料研究中的关键。

为了满足骨组织工程学要求，目前常用支架制备方法包括:纤维粘结、气体发泡、相分离技术、乳化/冷冻干燥技术、快速成型技术等。纤维粘结法合成的材料虽然孔隙连通性较好，但是容易变形，并不适用于骨组织工程学；气体发泡法容易产生闭合孔，孔隙连通性差，不便于物料交换；相分离和冷冻干燥技术形成的孔较小，不便于细胞的粘附和增殖；而快速成型无法得到高孔隙率的材料。因此，如何通过简便易行的合成方法得到高孔隙率和适宜降解性能的材料是骨组织工程学的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于解决复合支架材料的降解速率和孔隙尺寸的问题，提出了一种聚α-羟基酸/生物活性陶瓷复合多孔支架材料的制备方法，由本发明制得的复合材料孔尺寸和降解速率符合骨组织工程学要求。

本发明所述方法的技术方案如下：

（1）   本发明将一定量的聚α-羟基酸（如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚3-羟基丁酸酯等）溶解于一定体积的1,4-二氧六环中至完全溶解的溶液I（聚合物浓度为0.05-0.1 g/mL）。同时将含量为10-70%的生物活性陶瓷（如羟基磷灰石、碳酸羟基磷灰石、生物活性玻璃、磷酸三钙等）粉末超声分散于一定体积的1,4-二氧六环中至分散均匀的溶液II；

（2）   将上述溶液I与溶液II混合后继续搅拌至均匀的溶液III；

（3）   本发明以无机钠盐（氯化钠、碳酸氢钠、磷酸氢二钠等）为致孔剂，将其研磨后通过60-100目的金属筛子，得到符合细胞生长尺寸要求的致孔剂细粉；

（4）   取一定质量比（致孔剂与聚合物的质量比为2:1-32:1）的致孔剂加入至溶液III。继续混合均匀后，浇铸到模具中，并于自然条件下干燥6-48小时至溶剂完全挥干；