[发明专利]制备具有形状记忆功能的多孔支架的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及生物材料及功能高分子，特别是将组织工程与药物缓释功能和支架的形状记忆功能相结合，旨在达到微创植入，促进骨组织长入的生物医学材料制造领域。 

背景技术

脂肪族聚酯，如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)及聚己内酯(PCL)等，其结构中均含有酯键，使得它们能够被自然界中的微生物分解，因而都具有良好的生物降解性能。其中，PCL因其具有优异的力学性能、加工特性及形状记忆性能，已成为近年来研究开发的热点，其在临床上被大量应用于生物医学工程领域，如骨组织固定装置、手术缝合线、组织工程支架及药物控释体系等，被认为是具有很大发展潜力的生物可降解形状记忆聚合物。 

但PCL也有一些性能上的缺陷。其熔点约为60℃左右，耐热性能及机械加工性能均不佳，且其形状记忆性能只有约20％，而形变回复温度则达到40℃以上(高于37℃的人体正常体温)，这些缺陷在很大程度上限制了PCL作为临床植入材料的应用。因此，本实验中我们通过引入交联剂及增塑剂对其不足之处进行改善。 

聚己内酯是一种结晶性聚合物，对其进行交联的方法主要有两种，即引入过氧化物或对其进行辐射交联。但是，目前的一些研究报道指出，PCL的辐射交联效率是比较低的，在交联的同时，裂解也在进行，且占据了主导地位。当辐射剂量较高时，还会引起PCL的拉伸强度及断裂伸长率下降。 

组织工程支架是组织工程的重要组成部分，良好的支架材料是具有一定稳 定性的三维支架，例如长方体、立方体、圆柱体等，以便于植入体内后形成一个较固定的新生组织生长空间，但临床上很多骨缺损均为非规则性缺损，形状固定的材料难以完整修复缺损空间。同时随着医疗科技的飞速发展，良好的骨组织工程材料应最大限度地减少材料对机体的长期影响，大多患者希望植入物在体内只是起到暂时替代作用，随着自身骨组织的再生，植入材料逐渐降解吸收。而不同类型和部位的骨缺损要求材料还应具有良好的机械性能，易于加工成型，可改变成易于植入人体的各种形状，植入人体后，在人体温度下恢复成治疗需要的形状。基于这些要求，可降解的形状记忆材料(Shape-Memory Polymers，SMP)以其灵活的可变型性，可适应不同形状的骨缺损，为组织工程修复骨缺损提供一种新的研究方向。 

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的是研究提供一种上述具有形状记忆功能的组织工程多孔支架，用以替代及修复非承重部位骨组织如颌面骨的损伤。 

本发明的目的是通过如下的手段实现的。 

制备具有形状记忆功能的多孔支架的方法，包括以下步骤： 

1)多孔支架的制备： 

用过氧化苯甲酰BPO为交联引发剂，丙烯醇为增塑剂，对支架基体材料，聚己内酯基体材料PCL进行改性处理：以重量百分比PCL：BPO：丙烯醇=10：1.3：5混合，溶剂CH₂Cl₂用量10mL/克PCL加入其中，完全溶解后，取12g蔗糖颗粒/克PCL加入磁力搅拌，待其混合均匀后，混合物倒入培养皿中，将培养皿待溶剂完全挥发后，将所得干燥的聚合物膜粉碎，放入热压机内进行热压，压力控制为4吨，温度升至80℃，控制压力不变热压10分钟，再将温度升至130℃，热压20分钟后，将成型的支架取出，入蒸馏水中浸泡，脱出蔗糖， 成为多孔支架； 

2)活性药物载入 

将1)所得制备的多孔支架浸泡在含有活性药物的海藻酸钠溶液中，浸泡8小时，然后取出支架进行冷冻干燥，最后将干燥的支架放入100mL0.5g/100mL的CaCl₂溶液中反应5分钟，取出并对其进行干燥，即可得载入活性药物的多孔支架。 

使用时，使该支架在45℃下变形，0℃冷冻塑形，通过微创手术植入人体后可在体内温度环境下(37℃)或在体外施加一定温度(40℃)逐渐回复支架固有的孔隙度及孔径大小的固有形态，从而为组织生长提供支架环境，再通过海藻酸钙凝胶层中的药物缓释，促进组织生长和愈合。 

本发明通过引入交联剂及增塑剂对聚己内酯基体材料PCL不足之处进行改善，以制备用于修复口腔颌面部等非承重部位骨组织因肿瘤、外伤等造成骨缺损的可降解形状记忆聚合物多孔支架材料。通过合成热致型可降解的形状记忆聚合物材料聚己内酯及其与羟基磷灰石的复合材料，应用于骨组织工程，以期获得一种具有热致形状记忆、生物相容性好、可生物降解吸收的骨组织工程生物材料。