一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，属于高分子材料多孔支架领域。该支架材料原料包括聚乳酸、可生物降解脂肪族聚酯、亲水性高分子，采用熔融共混方法将原料塑化混合均匀后模压成一定形状的型坯，将型坯置于高压釜内，利用物理发泡剂在一定的浸泡温度和浸泡压力条件下浸泡一段时间达到饱和状态，随后降温至发泡温度，并通过快速卸压，冷却定型得到具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料。该支架材料具有孔隙率高、孔间高度连通、亲水性好、降解速率可调控，可应用在组织工程支架领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法
本专利技术涉及高分子材料多孔支架领域，特别是涉及一种聚乳酸多孔支架材料制备方法。
技术介绍
三维多孔支架的制备是组织工程学中的关键技术之一，理想多孔支架材料应具备以下特征，（1）良好的生物相容性；（2）生物可降解性和适宜的降解速率；（3）适宜的可塑性和一定的机械强度；（4）良好的表面活性；（5）具有三维立体多孔结构、高孔隙率以及适宜的孔径范围。目前多孔支架的制备方法很多，例如纤维粘结法、溶剂浇铸-粒子沥滤法、相分离-乳化法、超临界气体发泡法、快速成型法等。在现有多孔支架的制备工艺中，超临界流体发泡技术可实现泡孔结构的可控，不使用任何有机溶剂，支架外形可通过模具定型，这些优点促使利用气体发泡技术制备多孔支架成为近年来研究的热点。然而该方法也存在不足之处，孔间的相互连通率不高，降解速率较难调控。聚乳酸(PLA)具有可完全生物降解性和以可再生资源为原料的植物来源性，是获得美国食品及药物管理局(FDA)批准植入人体的合成可降解高分子材料之一，但是PLA作为组织工程支架材料还有其自身的缺点：亲水性差，细胞吸附力较弱，由于其酯键的主链结构导致其链段为疏水性，影响其对组织细胞的接触和吸附；机械强度不足，耐冲击性能差。单一的聚乳酸支架材料很难满足理想支架材料的所有特性，因此，通过选择合适的复合组分及组分配比，可以研究和开发出利于细胞粘附、增殖和分化的支架材料，同时使材料的力学性能和降解性能与移植部位相适应。聚乙二醇（PEG）也是被美国FDA批准可内服的无毒的聚合物，具有优良的血液相容性和亲水性，如果用PEG来改性PLA材料，可以很好的改善支架材料的疏水性。专利CN1394654A公开了一种组织工程用聚乳酸多孔支架的制备方法，将聚乳酸溶解于二氧六环或二氧六环/水混合溶剂中，在自制模具中于一定温度条件下粗化后，利用低温冷冻干燥去除溶剂，得到一定微结构的组织工程用三维多孔支架，该方法通过改变粗化条件，可以有效地控制多孔支架的微观结构，使孔径在5-400μm之间调控，但该方法使用了有机溶剂，且冷冻干燥时间长，工艺复杂。专利CN105670249A公开了一种聚乳酸多孔材料及其制备方法，将聚乳酸与淀粉粒子复合制成片材，经单向或者双向拉伸成孔后，再将淀粉粒子降解掉，形成沿同一方向平行排列的橄榄形多孔形态。该方法采用纯植物来源的天然淀粉颗粒做致孔剂，避免引入有机溶剂，制备过程清洁环保，但该方法淀粉降解周期长，且不适宜成型三维立体多孔结构。专利CN1711977A公开了一种组织工程多孔支架制备方法，将聚乳酸共聚物放在高压CO2气体中机械饱和，同时加入极性溶剂，在足够的机械饱和时间之后，于1-100s之内将气压降低至大气压，在聚乳酸共聚物中的CO2气体的溶解度迅速下降，产生气泡，形成多孔结构。该方法制得的聚乳酸多孔材料工艺简单，孔间高度连通，但依然使用了不利细胞生长的微量有机溶剂。采用超临界流体快速卸压法制备单一聚乳酸多孔支架材料，一般开孔率不高，亲水性不足，细胞粘附性差，不能满足组织工程支架的要求。专利技术人通过选择合适的复合组分及组分配比，结合发泡工艺，以期制备出高孔隙率、孔间相互连通同时具有良好亲水性的聚乳酸多孔支架材料。
技术实现思路
针对采用超临界流体发泡技术制备PLA多孔支架孔间连通率不高以及PLA材料自身疏水性的特性，本专利技术提供了一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取聚乳酸（PLA）100质量份，至少一种10-30质量份的可生物降解脂肪族聚酯，10-30质量份的亲水性高分子；所述解脂肪族聚酯选自聚已内酯（PCL）、聚丁二酸已二醇酯(PES)、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）以及它们的共混物；所述亲水性高分子为数均分子量10000-20000的聚乙二醇（PEG）；（2）将步骤（1）所称取的原料采用熔融共混方法塑化混合均匀后，利用模压机压制成一定形状的型坯；（3）将步骤（2）所得到的型坯置于高压釜内，利用物理发泡剂在140-160℃的浸泡温度和10-20MPa的浸泡压力条件下浸泡，使其达到饱和状态，随后降温至发泡温度，并通过快速卸压，冷却定型得到具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料。优选地，如上所述的一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，步骤（2）中的熔融共混方法包括挤出或者密炼，共混温度范围：170-180℃。优选地，如上所述的一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，步骤（3）中的物理发泡剂为超临界二氧化碳、超临界氮气或者两者的混合物；所述的发泡温度为90-110℃，快速卸压的速率为40-100MPa/s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，通过调控共混物两相结构，例如分散相的尺寸大小和分布，可以控制多孔支架材料的泡孔结构和开孔率，实现结构的可控。第二，将亲水性高分子PEG引入到PLA基体当中，不仅可以增加泡孔的连通几率，而且可以增加支架材料的亲水性，有利于细胞的粘附和增殖。第三，本专利技术所述方法制备的多孔支架材料，可以通过控制浸泡压力、发泡温度、卸压速率等工艺条件控制泡孔结构，满足支架材料不同孔径要求。第四，本专利技术整个制备过程不适用任何有机溶剂和致孔剂，实现无毒、无污染，制备过程清洁环保。附图说明图1为实施例1所制备的具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的扫描电镜图。图2为实施例2所制备的具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的扫描电镜图。图3为实施例3所制备的具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的扫描电镜图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施列1一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，包括以下步骤：（1）分别称取聚乳酸（牌号PLA4032D，重均分子量2.1×105g/mol，美国NatureWorksLLC公司）100质量份，聚丁二酸丁二醇酯（牌号Bionolle1903MD，日本昭和高分子株式会社）10质量份，聚乙二醇（PEG10000，西陇科学股份有限公司）10质量份。熔融共混前PLA与PBS在80℃的真空环境下干燥5h，PEG在40℃的真空环境下干燥8h以去除原料中的水份。（2）将步骤（1）称取好的原料在密炼机中进行熔融共混，共混条件为温度180℃，转速60r/min，混炼时间为10min。（3）利用模压机和自制的模具在180℃，10MPa的条件下，将步骤（2）所得的共混物模压成型20mm×20mm×1mm的片材。（4）将步骤（3）所得的片材置于高压发泡釜内，以超临界二氧化碳作为物理发泡剂，首先利用流体输送装置将釜内空气置换成二氧化碳，然后升温至浸泡温度150℃和浸泡压力16MPa，在此条件下浸泡2h达到饱和状态，随后在1min内通入冷却水降温至发泡温度90℃，在此温度下以40MPa/s的卸压速率将高压釜中的压力降至大气压，使得气泡成核并长大，最后通入冷却水冷却定型。利用液氮将本实施例制备的多孔材料进行冷冻脆断后，在其断面上喷金处理，利用扫描电子显微镜观察多孔材料内部结构，图1是本实施例制备的具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料断面的扫描电镜图，从图中可以看出，泡孔内壁上出现孔洞，形成了泡孔相互连通的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）称取聚乳酸100质量份，至少一种10‑30质量份的脂肪族聚酯，10‑30质量份的亲水性高分子；所述解脂肪族聚酯选自聚已内酯、聚丁二酸已二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯以及它们的共混物；所述亲水性高分子为数均分子量10000‑20000的聚乙二醇；（2）将步骤（1）所称取的原料采用熔融共混方法塑化混合均匀后，利用模压机压制成一定形状的型坯；（3）将步骤（2）所得到的型坯置于高压釜内，利用物理发泡剂在140‑160 ℃的浸泡温度和10‑20 MPa的浸泡压力条件下浸泡，使其达到饱和状态，随后降温至发泡温度，并通过快速卸压，冷却定型得到具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有亲水性的聚乳酸多孔支架材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）称取聚乳酸100质量份，至少一种10-30质量份的脂肪族聚酯，10-30质量份的亲水性高分子；所述解脂肪族聚酯选自聚已内酯、聚丁二酸已二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯以及它们的共混物；所述亲水性高分子为数均分子量10000-20000的聚乙二醇；（2）将步骤（1）所称取的原料采用熔融共混方法塑化混合均匀后，利用模压机压制成一定形状的型坯；（3）将步骤（2）所得到的型坯置于高压釜内，利用物理发泡剂在140-160℃的浸泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏，杨永潮，李翔宇，张清清，夏承皓，杨前程，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42