[发明专利]一种聚多糖基组织工程大孔支架的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于组织工程与生物材料技术领域，涉及一种基于聚多糖衍生物的组织工程大孔支架的制备方法。

(二)背景技术

支架是组织工程方法修复或再生缺损组织器官的关键要素之一。作为在体内、外培养细胞的临时载体，不但要具有一定的机械强度、良好的生物相容性和可控的降解速率，而且要能够提供细胞和新生组织器官生长的合理三维空间结构。

目前，将生物可降解材料加工成多孔支架的主要成型技术有纤维黏结法、固体占位致孔法、气体发泡、相分离/冷冻干燥法等，这些方法各有利弊。纤维黏结法虽然能制备出高孔隙率且连通性好的支架，但存在有机溶剂残留问题。固体占位致孔法是一种简单易行的方法，通过选择不同粒径的致孔剂和使用量来有效控制孔尺寸和孔隙率，但是致孔剂(如蔗糖、NaCl晶体)需要通过加热、溶解的方法去除，而且容易形成盲孔，孔的通透性还有待改善。气体发泡法最大的优点在于不需要有机溶剂和高温，但所使用的高压气体如CO₂容易使支架内部生成封闭的孔，成形工艺也比较复杂。冷冻干燥法在低温下操作，有利于生物活性分子的引入和控制释放。由于要将体系溶液用液氮剧冷或迅速降低到很低的温度，制备的支架比较脆弱，孔径偏小。组织工程支架是否具有合适孔径分布的开放孔结构和高孔隙率是非常重要的，因为这直接关系到细胞能否生长到支架内部以及支架外的营养物质和细胞代谢物的交换。因此，开发一种新的具有高孔隙率和良好孔道贯通性的大孔型组织工程支架的制备方法，具有重要的意义。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于聚多糖衍生物的组织工程大孔支架的制备方法，该大孔型组织工程支架具有高孔隙率和良好孔道贯通性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种聚多糖基组织工程大孔支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚多糖衍生物配制成浓度为0.02～0.1g/mL的单体水溶液；所述的聚多糖衍生物为两种不同的天然多糖经化学改性后分别得到的可交联的大分子单体A和大分子单体B的组合。

(2)将上述单体水溶液预冷至0～4℃，加入催化剂后迅速将反应液置于冷冻系统中冷却结晶并进行原位聚合，反应完成后在室温下融化冰晶，冰晶融化后形成孔隙，即得到海绵状的聚多糖基组织工程大孔支架。

进一步，本发明所述的经化学改性的可交联的聚多糖衍生物大分子单体A优选为经化学改性的葡聚糖衍生物，即对葡聚糖进行化学改性后的产物；所述的经化学改性的可交联的聚多糖衍生物大分子单体B优选为经化学改性的透明质酸衍生物，即对透明质酸进行化学改性后的产物。

更进一步，所述的经化学改性的可交联的聚多糖衍生物大分子单体A优选为甲基丙烯酰基修饰的葡聚糖衍生物，即以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或甲基丙烯酸酐(MA)对葡聚糖(Dextran)进行改性得到的产物，记为Dex-MA；甲基丙烯酰基的取代度(DS，即每100个多糖结构单元含有甲基丙烯酰基的数目)为1％～30％。

更进一步，所述的经化学改性的可交联的聚多糖衍生物大分子单体B优选为甲基丙烯酰基修饰的透明质酸衍生物，即以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或甲基丙烯酸酐(MA)对透明质酸(HA)进行改性得到的产物，记为HA-MA；甲基丙烯酰基的取代度优选1％～35％。

本发明适用的葡聚糖的分子量范围为10～500kDa。

本发明适用的透明质酸的分子量范围为100～1000kDa。

本发明中，所述的两种单体的比例依透明质酸衍生物的含量而定，由于透明质酸粘度大，其衍生物在单体水溶液中的浓度优选为0.005～0.03g/mL。

所述的步骤(2)中，所述的催化剂要针对不同的聚合物单体进行选择，常为相应聚合反应的引发剂和/或加速剂，针对本发明所具体使用的聚多糖衍生物单体，催化剂可选用下列组合之一：过硫酸铵(APS)/四甲基乙二胺(TEMED)，过硫酸钾/三乙醇胺；本发明优选过硫酸铵/四甲基乙二胺作为催化剂。进一步，催化剂与聚多糖衍生物的投料质量比为0.01～0.1∶1。

所述的步骤(2)中，反应液可以选择在-30～-5℃冷冻系统中冷却结晶和原位聚合反应。

在步骤(2)反应结束后，可进行如下处理：依次用水或低浓度乙醇水溶液、0.05M NaOH水溶液或pH 8的磷酸盐缓冲液、大量的去离子水进行冲洗，以除去残留的催化剂和未反应的单体，确保细胞支架的生物相容性。