[发明专利]具有良好孔洞连通性的聚合物组织工程支架多孔材料及其制备方法

说明书

具有良好孔洞连通性的聚合物组织工程多孔支架材料的制备方法：(1)将两种热塑性聚合物熔融共混得到熔融共混物；(2)将熔融共混物压制成共混坯体；(3)将共混坯体置于高压反应釜中，通入发泡气体并升温至50～110℃、加压至5～25MPa保温保压0.5～4h对共混坯体进行粗化，然后在温度40～150℃、压力8～25MPa下使高压反应釜中的超临界流体在共混坯体中达到饱和状态，继后保持温度不变以5～15MPa/s的速率将高压反应釜中的压力降至常压使共混坯体发泡，经冷却定型，得到发泡坯体；(4)将发泡坯体浸入刻蚀液中进行刻蚀。本发明所述方法能进一步提高聚合物组织工程支架材料孔洞之间的连通性。

技术领域

本发明属于发泡聚合物材料加工和生物医学领域，特别涉及一种聚合物组织工程多孔支架材料及其制备方法。

背景技术

组织工程是近年来兴起的一门新兴学科，它通过在体外培养正常的组织细胞，附着在一种细胞相容性好并且可被生物降解的支架材料上形成细胞-支架材料的复合体，将该复合体植入机体组织或者器官病损部分，细胞机体中逐步形成新的组织结构，而支架材料逐渐被生物体降解吸收，从而达到修复和重建组织体的目的。在组织工程中有三个核心要素：种子细胞、组织工程支架材料以及生长因子。支架材料在组织工程中占有重要的地位，这是因为在体外细胞培养过程中，细胞需要贴壁生长，对于生长环境有着特殊要求，支架在其中充当细胞外基质，为细胞提供生存空间，使细胞获得充足的营养物质，进行代谢交换，并使细胞形成特定的形态。组织工程支架需要满足以下几点要求：(1)支架材料本身以及其降解产物都应具有良好的相容性，即支架不能有明显的细胞毒性、炎症反应和免疫排斥反应。(2)合适的可生物降解吸收性。支架在组织工程中需要逐渐被新生的组织取代，所以要求支架材料的降解速率与组织的生长速率相适应。(3)合适的机械性能。在组织工程中，支架相当于细胞外基质，同时需对新生组织提供适当的生长环境，起支撑作用。(4)合适的孔径尺寸、较高的孔隙率以及孔结构的连通性。支架的孔洞结构为细胞的生长、细胞生长所需要的营养物质的进入以及代谢废物的排出提供空间。不同的组织工程所要求的孔径尺寸也不尽相同。(5)适宜的表面理化性质以及表面微结构，从而有利于细胞的黏附和生长。

目前，制备组织工程支架的方法有很多种，如冻干法、成孔剂析出法、气体发泡法等。CN1749319A公开了一种超临界CO₂技术制备组织工程用三维多孔支架材料的方法，该方法采用可生物降解的聚乳酸及其共聚物作为基材，加入致孔剂热压成型后，在高压釜中通入超临界CO₂，经保压后快速降压发泡，然后用一种聚合物材料不溶而致孔剂溶解的溶剂将致孔剂浸泡沥出，干燥后得到三维多孔支架材料。通过该方法虽然可以制得孔尺寸合适的多孔支架，但是这种方法制得的多孔支架孔洞之间的连通性较差，限制了组织工程中细胞培养。现有技术报道了一种采用超临界发泡技术与不相容聚合物共混制备组织工程支架材料的方法，通过两种不相容聚合物(聚乳酸/聚苯乙烯)共混得到聚合物共混物，然后通过超临界发泡将共混物发泡，最后将其中一相(聚苯乙烯相)用有机溶剂刻蚀掉而得到支架材(Zhou CC,et al.Biofabrication,2011,3(4):1-8)。这种方法虽然可以避免超临界发泡方法带来的支架材料孔洞为闭孔结构的问题，但孔洞之间的连通性仍然不高，而组织工程支架材料的孔洞连通性对于组织工程细胞培养具有十分重要的作用。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚合物组织工程多孔支架材料的制备方法，以进一步提高聚合物组织工程支架材料孔洞之间的连通性，获得具有良好孔洞连通性的聚合物组织工程多孔支架材料。

本发明所述聚合物组织工程支架材料的制备方法，工艺步骤如下：

(1)以具有生物相容性的热塑性聚合物Ⅰ与热塑性聚合物Ⅰ不相容的热塑性聚合物Ⅱ为原料，按照热塑性聚合物Ⅰ与热塑性聚合物Ⅱ的体积比为(2.5～1):1在室温下将两种热塑性聚合物进行预混合得到预混物，然后将预混物进行熔融共混得到熔融共混物；

(2)将步骤(1)所得熔融共混物真空模压成坯体，冷却定型，得到共混坯体；