一种组织工程多孔支架材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组织工程多孔支架材料的制备方法，属于医疗材料制备领域。
【背景技术】
[0002]组织与器官的衰竭或缺失是人类健康所面临的重大问题，而组织工程多孔支架材料的构建是帮助受损组织与器官修复的核心问题，目前已成为组织工程学研究的热门内容。用于组织工程的生物材料众多，选取具备优良性能的生物材料是构建组织工程多孔支架材料的前提，而设计合理的多孔结构并调控降解速率是其完成临时性支架任务的关键，由此可见调控材料结构与性能是构建理想多孔支架材料的重点。
[0003]不同器官的细胞对支架孔隙结构具有不同的要求，如孔径为20?125 μm，有利于哺乳动物皮肤细胞的再生。材料多孔结构的形成主要取决于制备方法及其调控。理想的多孔支架材料需要具有合适的降解速率以匹配不同组织的再生修复，要实现在材料降解的同时组织同步再生将是组织工程研究中急需解决的技术瓶颈之一。
[0004]海藻酸钠这种聚合物具有与皮肤真皮基质成分--氨基聚糖类似的结构，生物相容性良好，皮肤成纤维细胞、肝细胞、软骨细胞和成骨细胞等均易在海藻酸盐多孔材料中成活并形成细胞外基质，同时海藻酸钠还具备良好的成膜性、凝胶性、吸湿性、阻隔细菌等特性，因此应用广泛，但纯海藻酸钠用作组织工程多孔支架材料，存在力学性能较差、降解速率缓慢的不足。人体细胞外基质由蛋白和多糖组成，具有纳米纤维交织结构，而由植物纤维制备的纳米纤维素材料在结构上与之相似，因其巨大的比表面积而使细胞接触点增多，单位体积内可粘附大量细胞，促进组织器官的再生。因此由纳米纤维素制备的具有三维纳米纤维结构的多孔支架材料能最大程度结构仿生。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前组织工程材料多以合成高分子生物材料为主，这类材料力学性能优异但具有生物相容性差、细胞亲和力低的缺陷，用于人体组织移植，会造成排异反应的产生，提供了一种具有良好生物相容性、无毒且可自行生物降解的组织工程材料的制备方法，该方法以生物相容性良好的海藻酸钠和莲纤维为原料，将海藻酸钠氧化并使莲纤维纳米化，经羟甲基壳聚糖交联，真空冻干制得多孔支架材料，既解决了高分子生物材料生物相容性差的缺陷，也弥补了纯海藻酸钠作为组织材料力学性能差，降解缓慢的不足。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取10?15g海藻酸钠粉末放入500mL烧杯中，加入200?300mL去离子水，放置在磁力搅拌机上，以300?400r/min的转速搅拌10?20min，使海藻酸钠完全溶解，得到海藻酸钠溶液；
(2)向上述海藻酸钠溶液中缓慢滴加50?60mL质量浓度为30%的高碘酸钠溶液，控制滴加速度使其20?30min内滴加完毕，再用质量浓度为10%的乙酸溶液调节pH至4?5，放置在避光处摇床振荡反应3?5h ;
(3)待避光完成后，向上述烧杯中继续加入10?20mL乙二醇终止氧化反应，并加入10?15g氯化钠，直至无沉淀物产生，过滤得到沉淀物后，分别用无水乙醇和去离子水冲洗3?5次，放置在烘箱中以105?110°C干燥1?2h得氧化海藻酸钠；
(4)称取6?7g亚氯酸钠倒入600mL去离子水中，继续加入10?15g莲纤维，放置在磁力搅拌机上，以200?400r/min的转速搅拌30?40min后移入水浴锅中，升温至60?70°C，并将3?6mL质量浓度为80%的乙酸分3?6次滴入，以去除酸性木质素，过滤后将滤渣用去离子水冲洗5?7次，干燥；
(5)取5?10g上述洗涤后的滤渣倒入质量浓度为10%的氢氧化钾溶液中，于常温下静置反应7?9h后，油浴升温至75?85°C保温反应3?4h去除碱溶性木质素，过滤得预处理后的莲纤维；
(6)取5?8g预处理后的莲纤维装入锥形瓶，加入100?200mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀使莲纤维完全分散，再加入0.5?lg溴化钠和1?2g次氯酸钠，并用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9?10，于常温下反应80?90min，过滤后将滤渣放入恒温干燥器干燥后得到纳米莲纤维；
(7)称取5?6g纳米莲纤维和10?12g氧化海藻酸钠倒入500mL去离子水中，放置在磁力搅拌器上，先以500?600r/min的转速搅拌30?50s，再降低转速至300?400r/min，在搅拌状态下加入20?30mL质量浓度为10%的羟甲基壳聚糖溶液作交联剂，持续搅拌1?2h后经真空冻干机于-10°C下干燥得到一种组织工程多孔支架材料。
[0007]本发明的具体应用方法:用本发明制得的组织工程多孔支架材料制成仿真皮肤，并将其置于模拟体液环境中，观察其失重情况，经检验，2?3周后多孔材料的降解率达到60?70%，测其断裂伸长率为8.5?9.0%，与人体皮肤断裂伸长率的9.5%类似，且与细胞具有良好的相容性。
[0008]本发明的有益效果:
(1)本发明制的多孔材料具有良好的生物相容性，低毒或无毒，在生物体内不会引起炎症或致畸反应；
(2)具有良好的生物可降解性，在细胞生长繁殖的同时多孔支架材料同步降解，且降解产物无毒无害；
(3)具有较高的孔隙率和比表面积，以适于细胞的點附和生长、细胞间的信号传导、养分传送、以及降解产物和新陈代谢产物的排出。
【具体实施方式】
[0009]取10?15g海藻酸钠粉末放入500mL烧杯中，加入200?300mL去离子水，放置在磁力搅拌机上，以300?400r/min的转速搅拌10?20min，使海藻酸钠完全溶解，得到海藻酸钠溶液；向上述海藻酸钠溶液中缓慢滴加50?60mL质量浓度为30%的高碘酸钠溶液，控制滴加速度使其20?30min内滴加完毕，再用质量浓度为10%的乙酸溶液调节pH至4?5，放置在避光处摇床振荡反应3?5h ;待避光完成后，向上述烧杯中继续加入10?20mL乙二醇终止氧化反应，并加入10?15g氯化钠，直至无沉淀物产生，过滤得到沉淀物后，分别用无水乙醇和去离子水冲洗3?5次，放置在烘箱中以105?110°C干燥1?2h得氧化海藻酸钠；称取6?7g亚氯酸钠倒入600mL去离子水中，继续加入10?15g莲纤维，放置在磁力搅拌机上，以200?400r/min的转速搅拌30?40min后移入水浴锅中，升温至60?70°C，并将3?6mL质量浓度为80%的乙酸分3?6次滴入，以去除酸性木质素，过滤后将滤渣用去离子水冲洗5?7次，干燥；取5?10g上述洗涤后的滤渣倒入质量浓度为10%的氢氧化钾溶液中，于常温下静置反应7?9h后，油浴升温至75?85°C保温反应3?4h去除碱溶性木质素，过滤得预处理后的莲纤维；取5?8g预处理后的莲纤维装入锥形瓶，加入100?200mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀使莲纤维完全分散，再加入0.5?lg溴化钠和1?2g次氯酸钠，并用质量浓度为30%的羟甲基壳聚糖溶液调节pH至9?10，于常温下反应80?90min，过滤后将滤渣放入恒温干燥器干燥后得到纳米莲纤维；称取5?6g纳米莲纤维和10?12g氧化海藻酸钠倒入500mL去离子水中，放置在磁力搅拌器上，先以500?600r/min的转速搅拌30?50s，再降低转速至300?400r/min，在搅拌状态下加入20?30mL质量浓度为10%的氯化钙溶液作交联剂，持续搅拌1?2h后经真空冻干机于_10°C下干燥得到一种组织工程多孔支架材料。
[0010]实例1
取log海藻酸钠粉末放入500mL烧杯中，加入200mL去离子水，放置在磁力搅拌机上，以300r/min的转速搅拌lOmin，使海藻酸钠完全溶解，得到海藻酸钠溶液；向上述海藻酸钠溶液中缓慢滴加50mL质量浓度为30%的高碘酸钠溶液，控制滴加速度使其20min内滴加完毕，再用质量浓度为10%的乙酸溶液调节pH至4，放置在避光处摇床振荡反应3h ;待避光完成后，向上述烧杯中继续加入10mL乙二醇终止氧化反应，并加入10g氯化钠，直至无沉淀物产生，过滤得到沉淀物后，分别用无水乙醇和去离子水冲洗3次，放置在烘箱中以105°C干燥lh得氧化海藻酸钠；称取6g亚氯酸钠倒入600mL去离子水中，继续加入10g莲纤维，放置在磁力搅拌机上，以200r/min的转速搅拌30min后移入水浴锅中，升温至60°C，并将3mL质量浓度为80%的乙酸分3次滴入，以去除酸性木质素，过滤后将滤渣用去离子水冲洗5次，干燥；取58上述洗涤后的滤渣倒入质量浓度为10%的氢氧化钾溶液中，于常温下静置反应7h后，油浴升温至75°C保温反应3