專利名稱：磷酸鈣鹽/六方介孔硅/plga骨組織支架的制備方法
技術領域：
本發明屬于生物醫學材料的制備技術領域，涉及用于骨組織工程修復的骨組織支架的制備方法，具體涉及磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的制備方法。
背景技術：
骨組織工程是指將分離的自體高濃度成骨細胞、骨髓基質干細胞或軟骨細胞，經體外培養擴增后種植于一種天然或人工合成的、具有良好生物相容性、可被人體逐步降解吸收的細胞支架或稱細胞外基質上的技術。組織工程支架在組織工程中的作用主要是作為細胞及生物因子的載體以及為新組織提供支撐，其不僅對細胞、組織起物理連接和支持作用，而且還調節細胞的的各種功能活動。這種生物材料支架可為細胞提供生存的三維空間， 有利于細胞獲得足夠的營養物質，進行氣體交換，排除廢料，使細胞在預制形態的三維支架上生長，然后將這種細胞雜化材料植入骨缺損部位，在生物材料逐步降解的同時，種植的骨細胞不斷增殖，從而達到修復骨組織缺損的目的。通常骨組織工程支架需具備以下性能(I)優良的降解性能與組織再生速度匹配的降解性能，且在缺損部位完全修復后能夠完全降解；(2)三維立體的多孔結構具有三維聯通的孔結構，提供足夠的空間滿足細胞的生長增殖，細胞外基質的沉淀以及必要的營養物質和氧氣的傳輸，血管的長入；(3)適當的機械性能及良好的可加工性能支架與修復組織的機械性能相匹配；(4)支架具備骨傳導性能，有利于引導骨組織的長入。目前國內外已有專利和文獻報道骨組織工程支架的制備技術如中國專利 200610035107. 5公開的復合三維多孔骨組織工程支架材料及其制備方法和應用；中國專利201010140115. 2公開的一種雙層仿生軟骨組織工程用支架制備方法；Francis H.等 [Francis H. Shen; Qing Zeng; Qing Lv; Luke Choi; Gary Balian; Xudong Li; Cato T. Laurencin. Osteogenic differentiation of adipose-derived stromal cells treated with GDF—5 cultured on a novel three-dimensional sintered microsphere matrix, The Spine Journal. 2006. 6. 615-623]報道了用⑶F_5處理的脂肪間充質干細胞在一種新型三維微球支架上的成骨分化；Jiang T等[Jiang T, Abdel Fattah WI, Laurencin CT. In vitro evaluation of chitosan/poly (lactic acid-glycolic acid) sintered microsphere scaffolds for bone tissue engineering, Biomaterials. 2006.27. 4894-4903]報道的骨組織工程用殼聚糖/PLGA微球支架的體外評價。但這些目前研究的動物模型的骨缺損范圍基本都較小，而較大的臨床骨缺損，要求增大支架材料的尺寸。因此，對支架材料的強度、孔隙交通率將有更高的要求。聚乙交酯-丙交酯(簡稱PLGA)是商業上應用最廣范的生物高分子之一，也是最早經過美國食品藥品局認證可用于人體的生物材料之一。六方介孔硅是一種新型的具有優良的載藥性能的無機材料，其不具有細胞毒性，無熱致敏性，并且由于具有以下特點，可以作為優良的藥物載體(I)規則均一的孔道結構可以很好的控制藥物的吸附和釋放曲線；
(2)比表面以及孔容積比較大，可以吸附和裝載大量的藥物；(3)表面具有豐富的硅醇鍵，有利于表面改性，以便更好的控制藥物的載入和釋放。雖然六方介孔硅的載藥性能優良，但是還是存在突釋的缺陷。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的缺點，提供用于骨組織工程修復的磷酸鈣鹽/ 六方介孔硅/PLGA骨組織支架的制備方法。本發明將具有良好生物相容性、降解性的高分子材料PLGA,與具有良好載藥性能、無毒、可增強和增韌的六方介孔娃相復合，在介孔娃表面包覆PLGA，不僅可以減少六方介孔硅的突釋，延長釋藥時間，還使PLGA的微球所制成的微球支架的強度有所提高，制備出一種同時具有生物降解性、相容性及高強度和高空隙率的支架。該支架不僅可以符合較大的臨床骨缺損的支架材料的要求，而且還具有載藥釋藥性能；其制備工藝簡單，易于產業化。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案。磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的制備方法，包括以下步驟
(1)將PLGA溶解于二氯甲烷中，得到PLGA溶液；
(2)將磷酸鈣鹽與六方介孔硅混合，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物；
(3 )將步驟(I)得到的PLGA溶液與步驟(2 )得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物混合均勻，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；
(4)將步驟(3)得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液加入聚乙烯醇水溶液中，室溫下持續攪拌，用去離子水洗滌后冷凍干燥得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球；
(5)將步驟(4)得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球填充到圓柱型模具中，保溫定型，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA組織工程骨組織骨支架。本發明步驟(I)中，所述PLGA與二氯甲烷的質量體積比為(O. 5 I) :10 g/mL。本發明步驟(2)中，所述磷酸鈣鹽與六方介孔硅的質量比為(O. 5 3) :1。本發明步驟(4)中，所述磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液與聚乙烯醇水溶液體積比為I :(I(TlOO)。本發明步驟(3)中，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇與去離子水的質量體積比為 (O.2 I) :10 g/mL。本發明步驟(4)中，所述攪拌的轉速為15(T600r/min，時間為5 20h ;所述冷凍干燥的時間為24 72h。本發明步驟(5)中，所述保溫定型的溫度為8(T13(TC，時間為4 8h。本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果
(1)本發明制備的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架強度高、孔隙率高，且具有三維連通的開孔結構，能夠提供足夠的空間；
(2)本發明制備的支架表面有一定粗糙度，有利于細胞黏附增殖；
(3)本發明的制備方法工藝簡單，對設備要求低，原料價格低廉易得，利于產業化。


圖I為本發明實施例I制備的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球的掃描電鏡圖。圖2為本發明實施例I制備的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的Micro-CT三維重建圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但是本發明要求保護的范圍并不僅限于此。實施例I
將O. 8g PLGA溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到PLGA溶液；將O. 3g磷酸鈣鹽顆粒與O. 3g 六方介孔硅相混合，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物；將O. 6g磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物與IOmL PLGA溶液混合均勻，得到IOmL磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；將該混合液加入到IOOOmL 2%的聚乙烯醇水溶液中，室溫以600r/min持續攪拌17h，用去離子水洗滌后冷凍干燥24h得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球；將微球填充到圓柱型模具中， 設定溫度95°C保溫4h后，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架。實施例2
將O. 5g PLGA溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到PLGA溶液；將O. 2g磷酸鈣鹽顆粒與O. 4g 六方介孔硅相混合，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物；將O. 6g磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物與IOmL PLGA溶液混合均勻，得到IOmL磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；將該混合液加入到IOOmL 10%的聚乙烯醇水溶液中，室溫以280r/min持續攪拌5h，用去離子水洗滌后冷凍干燥48h得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球；將微球填充到圓柱型模具中， 設定溫度80°C保溫8h后，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA 實施例3
將I. Og PLGA溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到PLGA溶液；將O. 3g磷酸鈣鹽顆粒與O. Ig 六方介孔硅相混合，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物；將O. 4g磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物與IOmL PLGA溶液混合均勻，得到IOmL磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；將該混合液加入到500mL 7%的聚乙烯醇水溶液中，室溫150r/min持續攪拌20h，用去離子水洗滌后冷凍干燥72h得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球；將微球填充到圓柱型模具中，設定溫度130°C保溫6h后，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架。表I為實施例f 3制備的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的孔隙參數， 由表I可知，本發明制備的骨組織支架的孔隙率高，幾乎完全貫通，孔徑大小適中。表I實施例制備的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的孔隙參數
權利要求
1.磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將PLGA溶解于二氯甲烷中，得到PLGA溶液；(2)將磷酸鈣鹽與六方介孔硅混合，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物；(3 )將步驟(I)得到的PLGA溶液與步驟(2 )得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物混合均勻，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；(4)將步驟(3)得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液加入聚乙烯醇水溶液中，室溫下持續攪拌，用去離子水洗滌后冷凍干燥得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球；(5)將步驟(4)得到的磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA微球填充到圓柱型模具中，保溫定型，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA組織工程骨組織骨支架。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述PLGA與二氯甲烷的質量體積比為(O. 5^1) 10 g/mL。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述磷酸鈣鹽與六方介孔硅的質量比為(O. 5 3):1。
4.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液與聚乙烯醇水溶液體積比為I : (I(TlOO)。
5.根據權利要求廣4之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇與去離子水的質量體積比為(O. 2 I) :10 g/mL。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述攪拌的轉速為 15(T600r/min，時間為5 20h ;所述冷凍干燥的時間為24 72h。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述保溫定型的溫度為 8(Tl30°C，時間為 4 8h。
全文摘要
本發明公開了一種磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架的制備方法，包括以下步驟將PLGA的二氯甲烷溶液與磷酸鈣鹽/六方介孔硅共混物混合均勻，得到磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA混合液；將上述混合液加入聚乙烯醇水溶液中，室溫下攪拌，水洗后冷凍干燥得到復合微球；將復合微球填充到圓柱型模具中，保溫定型，冷卻到室溫，脫模，制得磷酸鈣鹽/六方介孔硅/PLGA骨組織支架。本發明的制備方法工藝簡單可行，制備的骨組織支架不僅具有良好的生物相容性及降解性，還具有三維連通的多孔結構，且孔結構均勻，強度高、孔隙率高，提供空間大；支架表面有一定粗糙度，有利于細胞黏附增殖；可用于骨組織缺損的修復和重建。
文檔編號A61L27/02GK102580145SQ20121003476
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者許為康, 魏坤 申請人:華南理工大學