[发明专利]用于生物医学应用的厚泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明概括地说涉及组织修复和再生领域。本发明具体地说涉及开孔多孔生物相容性泡沫及其在组织修复和再生方面的用途。

背景技术

已认识到开孔多孔生物相容性泡沫具有用于组织修复和再生的显著潜力。这种泡沫此类的潜在用途有药物递送系统、神经再生、血管置换和人工骨模板。具有直接意义的具体领域包括生物可降解微孔泡沫用于骨和软骨再生应用以及微孔泡沫用于器官再生。组织修复和再生方面现有的尝试利用了无定形生物相容性泡沫作为多孔塞以填充骨头中的空隙。

例如，已知将孔径在约10至约200微米的聚羟基酸多孔开孔泡沫用于血管和细胞的向内生长。这种泡沫可用纤维、纱线及编织物、针织织物、稀松布等进行增强。泡沫可由多种聚羟基酸聚合物和共聚物如聚-L-丙交酯、聚-DL-丙交酯、聚乙醇酸交酯和聚对二氧环己酮组成。还已知的是三维互连开孔多孔泡沫，其在一个或多个方向上在组成和/或微结构方面具有梯度。已知的泡沫的另一个例子是按以下方式制备的三维层合泡沫。首先通过干燥含有溶出性盐晶体的聚合物溶液制备多孔膜。然后通过将几张膜层合在一起，接着用所需形状的轮廓图样(contour drawing)进行切割，来获得三维结构。但是，这个方法相当麻烦和费时。

常规的冻干法在加工热敏聚合物时具有许多优点，是制造聚合物泡沫的一种方法。此外，它适宜于用于生物可降解应用的无菌加工方法，尤其是当使用聚合物与药物或其他生物活性剂(如生长因子、蛋白质等)的组合时。常规的冻干方法是按以下方式进行的：制备出具有已知浓度的聚合物溶液。溶液制备后，将它倒入模具中。然后将含有聚合物溶液的模具放到冷冻干燥机架子上，该架子运行经过整个冻干循环，该循环包括冷冻步骤和后续的干燥步骤。但是，这个技术局限于制备这样的薄泡沫：厚度小于约1cm，且沿着泡沫的横截面具有均匀的孔隙率。制备厚泡沫(厚度大于1cm)的尝试遭遇失败，未能生产出在其整个厚度具有均匀的孔隙率和形态的泡沫，且这类方法费时，通常要求3天以上的加工时间来加工一个泡沫。当使用两种主要的制备泡沫的传统方法即低温冷冻干燥(即冻干法)和盐溶出时，制备均匀多孔的泡沫是困难的。

常规的盐溶出方法是按以下方式进行的：通过筛分制备盐颗粒。盐颗粒的所需大小通过筛分来控制。通过将不同数量和类型的聚合物溶解于溶剂(例如二氯甲烷或氯仿)中制备聚合物溶液。将筛分到的盐颗粒加到聚合物溶液，并将所得分散液轻轻旋涡混合。将溶液倒入模具中。随后，通过压力器械压制具有分散液的模具。将所形成的样品从模具取出。将样品在去离子水中溶解达所需的时间(48小时。将除盐样品在低温下冷冻干燥达所需的时间(约48小时)。将支架(scaffold)在25℃烘箱中干燥1个星期，以除去残余溶剂。盐溶出的一个限制是，往往难以用盐形成小的微孔，且需要高盐负荷来实现孔间沟道以产生连续的微孔泡沫。

本领域需要新型的方法，用于从具有均匀结构的生物可降解聚合物制备高质量的厚泡沫。

发明内容

因此，公开了一种制备具有互连孔隙且还具有均匀形态结构的厚的生物相容性、生物可降解聚合物泡沫的方法。该厚聚合物泡沫通过将胶凝的聚合物溶液冻干来制备。

本发明的另一个方面是通过上述方法制备的具有互连孔隙的厚聚合物泡沫。

由以下描述和附图，将更能明白本发明的这些和其他的方面及其优点。

附图说明

图1是本发明新方法制造的厚(2.5cm)聚合物泡沫支架的底部截面的SEM图像。

图2是2.5cm泡沫支架的中部横截面的SEM图像。

图3是本发明方法制造的厚泡沫支架的顶部横截面的SEM图像。

图4是本发明方法制造的具有沟道的厚泡沫的SEM图像。

图5是本发明新方法制造的具有沟道的泡沫的SEM图像。

具体实施方式

所公开的本发明新方法可以制备具有互连孔隙且还具有均匀的形态结构的厚的生物相容性、生物可降解泡沫。术语互连孔隙定义为以其常规含义在本文中另外拓展，具体而言在这种情况中：孔是与其相邻孔互连的开孔结构，为细胞迁移和营养物转移提供通道。术语均匀的形态结构定义为以其常规含义在本文中另外拓展，具体而言是孔径范围在支架的厚度上是均匀的。

本发明的厚泡沫按照本发明的新方法如下制备：提供热致可逆的聚合物溶液，将溶液倒入模具中，将模具放在冷冻干燥机的预冷的架子上达足够的一段时间以使溶液发生胶凝，并通过冻干法从胶凝的热致可逆聚合物溶液除去溶剂，从而提供厚聚合物泡沫。

出于本发明的目的，“厚”定义为大于约1cm。