本發(fā)明涉及醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種組織工程三維多孔支架及其制備方法。
背景技術(shù)：
：組織工程是應用生命學和工程學原理與方法，去認識哺乳動物的正常和病態(tài)組織的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系，以研究、開發(fā)用于修復和維護或增進人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的一個新學科。二十世紀80年代組織工程一經(jīng)提出，就引起了世界范圍的關(guān)注。經(jīng)過十幾年的研究，組織工程已得到了飛速發(fā)展。用于組織工程的支架材料除了應具有良好的生物相容性、細胞親和性、可降解性等生物醫(yī)學性能外，還必須滿足一定的力學性能和物理性能，如：合適的孔徑、孔隙率、較高的比表面積等。從細胞培養(yǎng)的角度講，只有這樣的支架才能起支撐作用，并有利養(yǎng)料和代謝物的運輸交換，給細胞提供良好的生長環(huán)境。盡管多孔支架的制備技術(shù)已從初期的探索逐漸進向臨床應用階段發(fā)展，但仍有許多性能要求未曾達到，如：高孔隙率且能夠內(nèi)部聯(lián)通的三維結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以為細胞生長、養(yǎng)分交換和代謝產(chǎn)物的流通提供足夠的空間；同時又要有足夠的機械性能，滿足體內(nèi)環(huán)境中的受力需求。技術(shù)實現(xiàn)要素：要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種組織工程三維多孔支架，孔隙率高、孔連通性好，力學性能理想，具有很好的支架內(nèi)外物質(zhì)交換和生物力學性能。技術(shù)方案：一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉10-20份、透明質(zhì)酸鈉15-35份、骨膠原蛋白2-15份、納米羥基磷灰石60-75份、珊瑚礁5-15份、檸檬酸1.5-3份、乙酸酐1.8-3.6份、甘露醇4.5-16.5份、大豆分離蛋白12-30份、乳清蛋白10-25份、谷朊粉5-10份、超細紅黏土2-8份、長石粉2-8份。進一步優(yōu)選的，所述的一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉13-18份、透明質(zhì)酸鈉20-30份、骨膠原蛋白5-12份、納米羥基磷灰石64-70份、珊瑚礁8-12份、檸檬酸2-2.6份、乙酸酐2.5-3份、甘露醇8-14份、大豆分離蛋白18-25份、乳清蛋白15-20份、谷朊粉6-9份、超細紅黏土3-7份、長石粉4-6份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法，包括以下步驟：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至45-90℃的水中，充分攪拌0.5-3h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為30-90℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌1-4h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-80--20℃冷凍室中冷凍12-48小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥6-36小時，即得組織工程三維多孔支架。進一步的，所述的一種組織工程三維多孔支架的制備方法，所述步驟（1）中水溫為60-80℃，攪拌時間為1-2h。進一步的，所述的一種組織工程三維多孔支架的制備方法，所述步驟（2）中溫度為45-75℃，攪拌時間為3h。進一步的，所述的一種組織工程三維多孔支架的制備方法，所述步驟（3）中超細黏土和長石粉的細度為200-300目。進一步的，所述的一種組織工程三維多孔支架的制備方法，所述步驟（4）中冷凍室的溫度為-65--30℃，冷凍時間為24-48h，冷凍干燥的時間為12-24h。有益效果：本發(fā)明的組織工程三維多孔支架的孔隙率在85.5到92.1%之間，有良好的孔隙貫通性；在保持高孔隙率的基礎(chǔ)上可以保證抗壓強度為2.49-3.12MPa，在添加超細紅黏土、長石粉后，多孔支架的力學性能有了顯著的提高。具體實施方式實施例1一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉20份、透明質(zhì)酸鈉35份、骨膠原蛋白2份、納米羥基磷灰石60份、珊瑚礁15份、檸檬酸1.5份、乙酸酐1.8份、甘露醇4.5份、大豆分離蛋白12份、乳清蛋白25份、谷朊粉5份、超細紅黏土2份、長石粉2份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至45℃的水中，充分攪拌3h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為30℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌4h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-20℃冷凍室中冷凍48小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥6小時，即得組織工程三維多孔支架。實施例2一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉10份、透明質(zhì)酸鈉15份、骨膠原蛋白15份、納米羥基磷灰石75份、珊瑚礁5份、檸檬酸3份、乙酸酐3.6份、甘露醇16.5份、大豆分離蛋白30份、乳清蛋白10份、谷朊粉10份、超細紅黏土8份、長石粉8份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至90℃的水中，充分攪拌0.5h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為90℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌1h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-80℃冷凍室中冷凍12小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥36小時，即得組織工程三維多孔支架。實施例3一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉18份、透明質(zhì)酸鈉20份、骨膠原蛋白5份、納米羥基磷灰石64份、珊瑚礁12份、檸檬酸2份、乙酸酐2.5份、甘露醇8份、大豆分離蛋白25份、乳清蛋白15份、谷朊粉6份、超細紅黏土3份、長石粉6份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至60℃的水中，充分攪拌2h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為45℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌3h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-65℃冷凍室中冷凍24小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥12小時，即得組織工程三維多孔支架。實施例4一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉13份、透明質(zhì)酸鈉30份、骨膠原蛋白12份、納米羥基磷灰石70份、珊瑚礁8份、檸檬酸2.6份、乙酸酐3份、甘露醇14份、大豆分離蛋白18份、乳清蛋白20份、谷朊粉9份、超細紅黏土7份、長石粉4份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至80℃的水中，充分攪拌1h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為75℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌3h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-30℃冷凍室中冷凍48小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥24小時，即得組織工程三維多孔支架。實施例5一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉15份、透明質(zhì)酸鈉25份、骨膠原蛋白9份、納米羥基磷灰石68份、珊瑚礁10份、檸檬酸2.4份、乙酸酐2.7份、甘露醇12份、大豆分離蛋白22份、乳清蛋白18份、谷朊粉8份、超細紅黏土5份、長石粉5份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至70℃的水中，充分攪拌1.5h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為60℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌3h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-40℃冷凍室中冷凍36小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥18小時，即得組織工程三維多孔支架。對比例1一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉20份、透明質(zhì)酸鈉35份、骨膠原蛋白2份、納米羥基磷灰石60份、珊瑚礁15份、檸檬酸1.5份、乙酸酐1.8份、甘露醇4.5份、超細紅黏土2份、長石粉2份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白，加入2倍重量份，并加熱至45℃的水中，充分攪拌3h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為30℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌4h；（3）繼續(xù)加入超細紅黏土、長石粉、納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-20℃冷凍室中冷凍48小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥6小時，即得組織工程三維多孔支架。對比例2一種組織工程三維多孔支架，由以下成分按重量份制備而成：改性淀粉10份、透明質(zhì)酸鈉15份、骨膠原蛋白15份、納米羥基磷灰石75份、珊瑚礁5份、檸檬酸3份、乙酸酐3.6份、甘露醇16.5份、大豆分離蛋白30份、乳清蛋白10份、谷朊粉10份。上述組織工程三維多孔支架的制備方法為：（1）將改性淀粉、透明質(zhì)酸鈉、骨膠原蛋白、大豆分離蛋白、乳清蛋白、谷朊粉，加入2倍重量份，并加熱至90℃的水中，充分攪拌0.5h，得到混合溶液；（2）將混合溶液保持溫度為90℃，加入檸檬酸、乙酸酐，攪拌1h；（3）繼續(xù)加入納米羥基磷灰石、珊瑚礁、甘露醇，繼續(xù)攪拌；（4）稱取步驟（3）得到溶液，澆入容器中，然后置于-80℃冷凍室中冷凍12小時后，再移入冷凍干燥機中冷凍干燥36小時，即得組織工程三維多孔支架?？紫堵实臏y試方法：用液體替代法測量多孔支架的孔隙率。即先測量其體積為V，稱重為W，將其浸入無水乙醇中超聲5min，然后放置真空環(huán)境下，負壓使無水乙醇完全滲入支架材料,取出稱重為W1，無水乙醇密度記為d，則多孔材料的孔隙率：P=（W1-W）/（V·d），做5個平行試驗，求其平均值。力學測試方法：用日本島津材料力學試驗機（AGIC50KN）測定多孔材料修飾前后的抗壓強度，樣品為5mm×5mm×10mm的立方體，測試速度為0.5mm/min，壓縮高度比為60%，每組樣品做5次平行實驗。本發(fā)明材料的各項性能指標見下表，我們可以看到本組織工程三維多孔支架的孔隙率在85.5到92.1%之間，有良好的孔隙貫通性；在保持高孔隙率的基礎(chǔ)上可以保證抗壓強度為2.49-3.12MPa，在添加超細紅黏土、長石粉后，多孔支架的力學性能有了顯著的提高。表1組織工程三維多孔支架的各項性能指標產(chǎn)品名稱孔隙率（%）抗壓強度（MPa）實施例185.52.49實施例287.22.55實施例388.52.65實施例489.62.87實施例592.13.12對比例170.52.50對比例286.11.41當前第1頁1 2 3