[发明专利]一种组织工程用高分子材料支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备组织工程用高分子材料支架的技术，特别涉及一种采用混炼流场与超临界流体协同制备组织工程用高分子材料支架的方法。

背景技术

组织工程学的基本原理和方法是将体外培养的功能细胞种植于一种生物相容性良好且可被机体吸收的支架上，形成复合物，然后将此复合物植入机体组织和器官病损部位，以达到修复重建的目的。在组织工程中，支架起着关键作用，它不仅为特定的细胞提供结构支撑，而且还起到模板作用，引导组织再生和控制组织结构。因此，除了需要选用生物相容性较好的材料制备支架外，最重要的是需要使支架具有较高的空隙率，以便提供足够的空间使细胞生长，且在空隙之间必须具有良好的连通性，以便使细胞生长所需的营养物质流入，使细胞排泄废物流出。因此，如何制备高孔隙率、高连通性支架就显得尤为重要。

采用挤出或注塑技术制备组织工程用高分子材料支架，有利于实现支架特定的三维外形以获得所需的组织或器官形状，并且可批量生产，易于在工业生产中进行推广。但是，如何通过挤出或注塑技术制备高孔隙率、高连通性、较好力学性能的支架，如何进一步减少工序、降低成本，这些难题都有待通过制备支架的新方法来解决。

本发明涉及一种采用混炼流场与超临界流体协同制备组织工程用高分子材料支架的方法，其中涉及采用混炼流场(特别是混沌混炼流场)制备具有共连续相结构的高分子材料共混物的方法，并可在此过程中引入超临界流体进一步促进共混物中共连续相结构的产生。

共混物中共连续相结构的产生主要受各组分间含量比、黏度比、弹性比以及界面张力等因素的影响。当高分子材料确定后，材料本身的黏度和弹性就确定了，因而各组分间含量比和界面张力成为形成共连续相结构的关键。

采用混沌混炼在制备共混物的过程中，可在固定各组分间含量比的情况下，原位形成多种相形态，例如液滴、薄片层结构、纤维状结构和共连续相结构等，从而使共混物材料具有不同的特性。并且，混沌混炼可以实现在少组分相含量尽可能低的情况下使高分子材料共混物形成共连续相结构。此外，采用混沌混炼制备高分子材料共混物时，可克服传统强剪切混炼中混合程度的不均匀和强剪切作用造成的分子链断裂等缺点。

在高分子材料共混过程中，由于各组分之间的分子构成和化学结构的差别，使得它们热力学不相容，从而无法实现在少组分相含量较低的情况下形成共连续相结构。加入相容剂可以有效降低共混体系中各组分间的界面张力，有利于形成共连续相结构。但是，相容剂多为低聚物，会一定程度地降低共混物的力学性能。超临界流体具有较强的传质能力，容易进入高分子材料分子链之间，增加其自由体积，降低其玻璃化温度，减少分子链的缠结，使其分子链有更大的活动空间，从而可以有效降低熔体的黏度和高分子材料之间的界面张力。因此，超临界流体在熔体共混中可以起到类似于相容剂的作用。而且与相容剂不同，超临界流体只是存在于制备过程中，而不存在于最终共混物内。因此，超临界流体在降低界面张力方面具有更高的实用价值。

专利号为WO 2007/115367Al的专利公开了一种制备多孔高分子材料共混物结构作为生物支架的方法，整个过程涉及将两种或两种以上高分子材料溶于溶液，然后经过固化，刻蚀掉其中一相或者两相，形成多孔结构，作为支架应用在组织工程。该方法的过程较为繁琐，其中涉及采用溶液溶解高分子材料，所以应用面较窄，并且难以批量生产，不利于在工业生产中进行推广。

专利号为WO 2003/4103925A1的专利公开了一种采用具有共连续相结构的高分子材料共混物制备组织工程用生物支架的方法。该专利涉及通过调控各组分间黏度比和体积分数比使高分子材料共混物形成共连续相结构的方法。共连续相结构的产生要求少组分相的体积含量高于40％。对于成本较高的材料，这无疑要增加成本；如果降低其含量，共连续相结构的连续度就会降低，从而整个支架的完整度和力学性能将得不到保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有制备组织工程用高分子材料支架技术的不足，提供一种操作简单、作业流程合理、工序少、稳定可靠并可用于工业生产的组织工程用高分子材料支架的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种组织工程用高分子材料支架的制备方法，包括下述步骤：

(1)将两种或两种以上高分子材料混合均匀并加入挤出机或者注塑机等成型设备中进行熔融，各种高分子材料塑化为熔体；

(2)共混物在混炼流场(剪切流场、拉伸流场与/或混沌流场)的作用下形成共连续相结构；

(3)将制备的共混物样品放入高压釜中；