[发明专利]纳米纤维素/聚乳酸多孔支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于组织工程支架制备领域，具体涉及一种纳米纤维素/聚乳酸多孔支架及其制备方法。

背景技术

骨组织工程是指将增殖后的种子细胞移植到支架材料上，然后植入缺损部位，达到组织修复和重建，同时在骨愈合过程中，支架材料会慢慢降解。应用这种方法，不需要二次开刀，大大减轻了患者的痛苦。要实现骨组织工程，寻找具有可降解性和生物相容性的高分子材料是关键。聚乳酸具有生物相容性、可生物降解以及生物可吸收性，是被美国食品与药品监督局认可的一种生物材料。但是聚乳酸为聚酯类高分子材料，具有较强的疏水性，不利于细胞的吸附和生长；聚乳酸只有中等强度，不能作为承力部位的骨组织内固定材料。

纳米纤维素是一种直径为1-30纳米，长度为几十纳米到几百微米的刚性棒状纤维素或纤维素纳米纤丝。纳米纤维素具有高纯度、高杨氏模量、高强度的特性，而且具有生物材料的可降解、生物相容及可再生等特性，在高性能生物材料中显示出巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能优异、生物相容性好、可完全生物降解的纳米纤维素/聚乳酸多孔支架及其制备方法。

一种纳米纤维素/聚乳酸多孔支架及其制备方法，包含以下具体步骤：

1）将纳米纤维素分散于N，N-二甲基甲酰胺中，超声波分散30min，然后加入纳米纤维素质量20～200%的马来酸酐或乙酸酐或丙酸酐和1～5%的吡啶，在反应温度为100～120℃和搅拌速度为100～200r/min的条件下，反应4～8h，产物经离心分离、洗涤、冷冻干燥，得到表面酯化改性的纳米纤维素；

2）将改性纳米纤维素按0.01～1.0g/100ml的重量体积浓度分散于有机溶剂中，用超声波分散0.5～2h，按改性纳米纤维素:聚乳酸=0.1:100～10:100的质量比加入聚乳酸，在50～60℃下均匀搅拌，待聚乳酸完全溶解后，将混合物注入模具中，先于-20～-80℃下冷冻9～12h，然后放入冷冻干燥机中在-50～-80℃的冷冻温度和15～200Pa真空度下抽真空24～36h，再于10～40℃下真空干燥8～24h，脱模即得聚乳酸/纳米纤维素复合多孔支架。

所述的聚乳酸为：聚L-乳酸、聚D-乳酸、或聚乳酸-羟基乙酸共聚物。

所述的纳米纤维素为：直径为1-30纳米、长度为几十至几百纳米的棒状纤维素，或直径为1-30纳米、长度为几十至几百微米的纤维素纳米纤丝。

所使用的有机溶剂为二氧六环/丙酮，丙酮与二氧六环的体积比为0:100~20:100。

本发明所述的纳米纤维素/聚乳酸多孔支架，内部为相互连通的孔隙结构，孔隙率为80～98％，其孔径尺寸为50～400μm。

本发明的积极效果在于：1、利用纳米纤维素本身优越的性能，同时通过对纳米纤维素进行表面改性，提高纳米纤维素与聚乳酸之间的相容性，制备纳米纤维素/聚乳酸多孔支架，其力学性能大大提高，当改性纳米纤维素与聚乳酸的质量比为0.8:100时，支架的压缩模量为113.6MPa，与纯聚乳酸制备的多孔支架（24.1MPa）相比增加了371%。2、纳米纤维素具有较强的亲水性能，使制备的纳米纤维素/聚乳酸多孔支架更加有利于细胞的吸附和生长。3、该制备方法具有原料来源丰富、工艺简单、成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明纯聚乳酸组织工程支架的扫描电子显微镜照片。

图2为本发明改性纳米纤维素与聚乳酸的质量比为0.8:100时，纳米纤维素/聚乳酸多孔支架的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但是本发明保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。

实施例1

在250ml三口瓶中加入N，N-二甲基甲酰胺80ml，纳米纤维素4g，经超声波分散30min后，加入马来酸酐2g，吡啶0.16g，装上搅拌器、冷凝管和温度计，在反应温度为105℃和搅拌速度为200r/min的条件下，反应4h，产物经离心分离三次、用水洗涤、冷冻干燥，得到表面酯化改性的纳米纤维素；