[发明专利]一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法

说明书

本发明公开了一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法，包括如下步骤：(1)将复合材料样品通过成型技术进行成型，然后置于高压容器内；(2)使用超临界流体置换所述高压容器内气体；(3)对所述高压容器进行加热和增压，使所述复合材料样品在高温高压的超临界流体氛围中发生饱和，使所述复合材料样品在高于所述超临界流体的临界温度或临界压力的情况下发生熔融，消除聚合物结晶；(4)然后降温至发泡温度；(5)快速泄压。本发明通过高温使高分子聚合物的晶区熔融，消除聚合物结晶，解决了线形直链高结晶度生物高分子聚合物的发泡问题，最终获得了结构可控的组织工程支架材料。

技术领域

本发明涉及一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法。

背景技术

现有技术中，组织工程支架材料是指能与组织活体细胞结合并能植入生物体的不同组织，并根据具体替代组织具备的功能的材料。为了使种子细胞增殖和分化，需要提供一个由生物材料所构成的细胞支架，支架材料相当于人工细胞外基质。组织工程支架材料包括：骨、软骨、血管、神经、皮肤和人工器官，如肝、脾、肾、膀胱等的组织支架材料。

目前，组织工程支架材料按照来源进行分类为：(1) 天然可降解高分子材料，天然生物可降解高分子材料是指由动植物组织中提取的高分子可降解材料，如胶原（collagen），其本身就是天然骨的组织成分；壳聚糖（chitosan），是甲壳素的衍生物；还有明胶（gelatin）、琼脂、葡聚糖、透明质酸。这类材料的特点是降解产物易被机体吸收，但强度和加工性能较差，降解速度无法调节。(2) 天然可降解无机材料，例如珊瑚是天然动物的骨骼，其中99%是磷酸钙；再如，珊瑚羟基磷灰石（CHA）。它们都具有天然珊瑚的多孔结构，有较好的孔隙率，能和靶细胞很好的黏附，而不影响增殖、分化、成骨，是很好的骨组织工程材料。(3) 可降解合成高分子材料，常用的可降解合成高分子材料有聚乳酸[poly（lacticacid），PLA]、聚乙醇酸[poly(glycolic acid)，PGA]、聚己内酯(polycaprolactam，PCL)、聚醚、聚碳酸酯等。这类材料的降解产物可在体内代谢排除，对机体无害，可塑性较好。其中PLA和PGA在组织工程中应用最广泛。(4) 合成可降解无机材料，常用的主要有磷酸钙水泥(calcium phosphate cement，CPC)，羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，磷酸三钙(tricalcium phosphate， TCP)，生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷( biologicalactivity ceramic glass，BCG)，细胞外基质陶瓷类材料等。(5) 复合材料：通过结合不同材料的特点，结合相互的优势来实现某些特定的功能。如聚乳酸-羟基磷灰石。其中，第5种材料，即复合材料目前应用较少，主要因为复合材料之间复杂的性质很难调节，无法满足组织工程支架材料的高要求。

另一方面，由于高分子材料的聚集态结构存在晶态与非晶态之区别，其聚集态的结构会直接影响材料的加工性能及产品微观的结构。很多高分子聚合物都是线形直链结构，导致其在固态具有较高的结晶度，但是在熔融态时黏弹性很低；因此，使用固态发泡会导致发泡材料孔径过小，孔隙率很低，连通性差，从而不适合组织工程的应用。而在熔融发泡过程中，如注塑或挤出发泡，螺杆的剪切会导致其线形分子链发生断裂，发泡材料泡孔坍塌，更不能适合组织工程的应用。

因此，如何解决高结晶度的高分子聚合物的发泡问题，如何制备结构可控的复合材料，使其满足组织工程支架材料的应用，这显然具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种采用复合材料制备组织工程支架材料的方法，包括如下步骤：

(1) 将复合材料样品通过成型技术进行成型，然后置于高压容器内；

(2) 使用超临界流体置换所述高压容器内气体；