本發(fā)明涉及多孔水凝膠的制備方法，特別涉及一種階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)：

關(guān)節(jié)軟骨疾病是影響民眾健康的主要疾病之一，我國有將近4000萬的關(guān)節(jié)疾病患者。組織工程技術(shù)的出現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)提供了新的方法，通過組織工程技術(shù)，關(guān)節(jié)軟骨缺損的再生和修復(fù)成為了可能。在組織工程中，種子細(xì)胞支架的材料選擇尤其重要。組織工程支架材料不僅能影響細(xì)胞的生物學(xué)性質(zhì)和培養(yǎng)效率，還能決定移植后支架能否與受體很好的結(jié)合發(fā)揮其修復(fù)功能。支架材料通常要具備貫通的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的孔隙率和孔洞結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的生長、營養(yǎng)物質(zhì)的流通以及細(xì)胞代謝產(chǎn)物的排除。

傳統(tǒng)的組織工程支架材料通常具有單一的孔徑和孔洞結(jié)構(gòu)，經(jīng)過種子細(xì)胞培養(yǎng)后所得到組織的成分和結(jié)構(gòu)單一，與天然軟骨的層狀結(jié)構(gòu)不相符，經(jīng)植入人體后，在力學(xué)、生物學(xué)等性能上通常不能滿足關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法，工藝簡單且穩(wěn)定，所制備的階梯孔狀結(jié)構(gòu)的水凝膠有利于模擬天然軟骨的層狀結(jié)構(gòu)，為軟骨組織工程提供新的思路。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別稱量多種尺寸的水溶性致孔劑顆粒，并按照先小顆粒后大顆粒的順序?qū)⒅驴讋╊w粒依次平鋪于模具后壓實；

(2)通過加熱攪拌的方法將醫(yī)用聚合物溶于有機(jī)溶劑中，得到聚合物溶液；

(3)將步驟(2)所得的聚合物溶液倒入步驟(1)的含致孔劑的模具中，加壓成型，得到溶液和致孔劑的混合物；

(4)將步驟(3)得到的溶液和致孔劑的混合物置于冷凍設(shè)備中冷凍6～8h，隨后置于室溫下解凍12～16h，冷凍-解凍循環(huán)一次以上，得到含致孔劑的水凝膠；

(5)將步驟(4)所得的水凝膠置于去離子水中并攪拌，每隔2～4h換水以除去致孔劑，最后得到階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠。

步驟(1)所述水溶性致孔劑顆粒蔗糖或NaCl顆粒。

步驟(2)所述醫(yī)用聚合物為聚乙烯醇、聚乳酸、聚羥基乙酸、聚羥基乙酸的共聚物、聚己內(nèi)酯中的一種。

步驟(2)所述加熱攪拌，具體為：加熱溫度為30～150℃，攪拌時間為10～300min。

步驟(1)所述模具為底部帶有排氣孔的模具。

步驟(3)所述加壓成型，具體為：施加0.1～50MPa的壓力。

步驟(4)所述冷凍-解凍循環(huán)一次以上，具體為：

冷凍-解凍循環(huán)1～10次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明所制備的階梯孔狀結(jié)構(gòu)的水凝膠有利于模擬天然軟骨的層狀結(jié)構(gòu)，孔徑不同可以為種子細(xì)胞提供不同的生長環(huán)境，進(jìn)而模擬天然軟骨的層狀結(jié)構(gòu)，為組織工程修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損提供了新的思路。

(2)本發(fā)明的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法工藝簡單且穩(wěn)定，采用致孔劑造孔和冷凍-解凍物理交聯(lián)等工藝制得的多孔水凝膠無毒、副產(chǎn)物殘留。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所用模具的示意圖。

圖2為本發(fā)明所制備的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的SEM圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

本實施例的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法：

(1)本實施例所用模具如圖1所示，模具1底部設(shè)有排氣口2，尺寸范圍分別為50～100μm、200～300μm、400～500μm的NaCl顆3各稱取0.1g，按照先小顆粒后大顆粒的順序?qū)aCl顆粒3依次平鋪于模具并壓實；模具中的致孔劑依據(jù)其顆粒大小的不同呈層狀平鋪，模具底部的孔洞有利于成型過程中空氣的排出。

(2)稱取6gPVA并倒入34mL的DMSO溶劑中，于110℃下攪拌3h使其完全溶解，隨后將溶液倒入模具中，在10MPa的壓力下進(jìn)行成型，待模具底部的孔中有溶液流出時釋壓；

(3)將模具置于冷凍設(shè)備中冷凍8h，隨后置于室溫下解凍16h，如此循環(huán)6次，使PVA分子間產(chǎn)生交聯(lián)；

(4)將水凝膠從模具中取出并放入去離子水中進(jìn)行攪拌，每隔2h換一次水，待NaCl顆粒充分溶解，得到階梯孔狀結(jié)構(gòu)PVA水凝膠材料，如圖2所示，可以看出，多孔水凝膠的孔徑從上到下依次減小，底部為小孔徑，上部為大孔徑，孔徑呈階梯狀分布。

實施例2

本實施例的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法：

(1)尺寸范圍分別為1～50μm、300～400μm、500～800μm的NaCl顆粒各稱取1g，按照先小顆粒后大顆粒的順序?qū)aCl顆粒依次平鋪于模具并壓實；

(2)稱取6gPVA并倒入30mL的DMSO溶劑中，于110℃下攪拌2h使其完全溶解，隨后將溶液倒入模具中，在5MPa的壓力下進(jìn)行成型，待模具底部的孔中有溶液流出時釋壓；

(3)將模具置于冷凍設(shè)備中冷凍8h，隨后置于室溫下解凍16h，如此循環(huán)9次，使PVA分子間產(chǎn)生交聯(lián)；

(4)將水凝膠從模具中取出并放入去離子水中進(jìn)行攪拌，每隔2h換一次水，待NaCl顆粒充分溶解，得到階梯孔狀結(jié)構(gòu)PVA水凝膠材料。

本實施的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的SEM測試結(jié)果與實施例1相似，在此不再贅述。

實施例3

本實施例的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法：

(1)尺寸范圍分別為1～50μm、300～400μm、500～800μm的蔗糖顆粒各稱取1g，按照先小顆粒后大顆粒的順序?qū)⒄崽穷w粒依次平鋪于模具并壓實；

(2)稱取6gPLGA并倒入40mL的DMSO溶劑中，于110℃下攪拌3h使其完全溶解，隨后將溶液倒入模具中，在20MPa的壓力下進(jìn)行成型，待模具底部的孔中有溶液流出時釋壓；

(3)將模具置于冷凍設(shè)備中冷凍8h，隨后置于室溫下解凍16h，如此循環(huán)10次，使PLGA分子間產(chǎn)生交聯(lián)；

(4)將水凝膠從模具中取出并放入去離子水中進(jìn)行攪拌，每隔2h換一次水，待蔗糖顆粒充分溶解，得到階梯孔狀結(jié)構(gòu)PLGA水凝膠材料。

本實施的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的SEM測試結(jié)果與實施例1相似，在此不再贅述。

實施例4

本實施例的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的制備方法：

(1)尺寸范圍分別為50～100μm、200～300μm、300～400μm的蔗糖顆粒各稱取0.5g，按照先小顆粒后大顆粒的順序?qū)⒄崽穷w粒依次平鋪于模具并壓實；

(2)稱取10gPCL并倒入40mL的DMSO溶劑中，于80℃下攪拌2h使其完全溶解，隨后將溶液倒入模具中，在30MPa的壓力下進(jìn)行成型，待模具底部的孔中有溶液流出時釋壓；

(3)將模具置于冷凍設(shè)備中冷凍8h，隨后置于室溫下解凍16h，如此循環(huán)5次，使PCL分子間產(chǎn)生交聯(lián)；

(4)將水凝膠從模具中取出并放入去離子水中進(jìn)行攪拌，每隔2h換一次水，待蔗糖顆粒充分溶解，得到階梯孔狀結(jié)構(gòu)PCL水凝膠材料。

本實施的階梯孔狀結(jié)構(gòu)水凝膠的SEM測試結(jié)果與實施例1相似，在此不再贅述。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。