一种EMPLGA/Gel‑HA水凝胶‑微球仿生复合支架的制备方法技术

本发明专利技术提供一种EMPLGA/Gel‑HA水凝胶‑微球仿生复合支架的制备方法。高真空下熔融聚合制备高分子量聚丙乙交酯（PLGA），减压、100℃下接枝马来酸酐得到酸酐化聚丙乙交酯（MPLGA）。在三氯甲烷溶液将乙二胺和MPLGA在室温下反应30~60min，沉淀，真空干燥，得乙二胺改性MPLGA聚合物（EMPLGA），用造孔法制备多孔EMPLGA“硬”支架。往含有span‑80的液体石蜡中加入配制好的明胶/明质酸混合水溶液，戊二醛交联，固化成球。将明胶和透明质酸分别加入冰醋酸溶液中溶解，均匀混合，向混合溶液中加入Gel/HA微球得到复合体系。将EMPLGA“硬”支架材料浸泡于复合体系中，抽真空20~30min，取出冷冻，干燥，先后用碳化二亚胺的乙醇溶液和乙醇浸泡，真空干燥后得到EMPLGA/Gel‑HA水凝胶‑微球复合支架。本发明专利技术制备的仿生复合支架材料兼具类天然组织环境与良好机械强度。

A preparation method of EMPLGA/Gel HA hydrogel microspheres biomimetic composite scaffolds

The invention provides a preparation method of EMPLGA/Gel HA hydrogel microspheres biomimetic composite scaffolds. High molecular weight poly (lactide) (PLGA) was prepared by melt polymerization in high vacuum, and maleic anhydride (MPLGA) was obtained by grafting maleic anhydride under 100 DEG C at reduced pressure. In the chloroform solution, ethylene diamine and MPLGA are reacted at room temperature, 30~60min, precipitated and dried in vacuum, and then ethylenediamine modified MPLGA polymer (EMPLGA) is prepared, and porous EMPLGA hard support is prepared by pore making method. To add the prepared gelatin / hyaluronan mixed aqueous solution containing span liquid paraffin in 80 glutaraldehyde, solidified into a ball. The gelatin and hyaluronic acid were added into the glacial acetic acid solution, mixed evenly, and Gel/HA microspheres were added into the mixed solution to obtain the composite system. EMPLGA will be \hard\ scaffolds immersed in the composite system, vacuum freeze drying, remove the 20~30min, and has used two carbide imine ethanol solution and ethanol soaking, vacuum drying to obtain EMPLGA/Gel HA hydrogel microspheres composite scaffold. The bionic composite scaffold prepared by the invention has both natural tissue environment and good mechanical strength.

【技术实现步骤摘要】
一种EMPLGA/Gel-HA水凝胶-微球仿生复合支架的制备方法
本专利技术涉及一种可降解软/硬仿生复合软骨组织支架材料的生产
，具体涉及一种兼具类天然组织环境与良好机械强度的仿生复合支架的制备方法，可望应用于软骨组织工程支架材料领域。
技术介绍
由于机械损伤或关节炎造成的软骨缺损是医学上长期难以克服的问题。成年软骨修复能力有限，软骨缺损直径小于3mm能自发修复，但当直径大于3mm时，缺损部位无法自行修复。组织工程学技术为骨缺损的修复提供了新的方法，它具有对供体损伤小、无抗原性、可制成三维立体、解剖结构精确等优点，因而具有广阔的应用前景。应用于软骨组织修复的合成可降解高分子主要有聚乳酸（PLA）、聚丙乙交酯（PLGA）等。其中PLGA由于具有一定的机械强度和易调控的降解速率，容易宏观塑形等优点，广泛应用于组织工程和药物缓释等领域，但其低的亲水性、活性基团和生物信号分子的缺乏以及体内酸性降解产物的累积等缺陷导致其应用受到限制。目前对PLA或PLGA等进行共聚或接枝改性是改善其性能的重要方法之一。如采用表面可控胺解技术、接枝-涂层、偶联或层-层（LBL）自组装技术将细胞相容性物质如胶原、纤维蛋白等固定到聚乳酸类物质表面，可改善高聚物支架的亲水性能和细胞识别能力。马来酸酐是一种可在生物体内正常代谢的多官能团物质，其酸酐中的碳-碳双键可发生自由基反应。采用接枝法将马来酸酐和脂肪二胺引入PLA或PLGA链制备可降解聚合物，可望在进一步提高材料亲水性能的同时有效缓解材料在降解过程中酸性物质积累的问题。本课题组采用D,L-丙交酯、乙交酯和马来酸酐通过直接熔融聚合获得了马来酸酐接枝聚丙乙交酯（MPLGA），已成功申请专利（见ZL2013.10564511.1），该方法操作简单，获得的共聚物中具有较高的酸酐接枝率（2.0~10.0wt%）。在MPLGA骨架中进一步引入乙二胺，可获得含有碱性基团的共聚物EMPLGA（见专利ZL201410420672.8），有效缓解材料在降解过程中酸性物质积累的问题。但由于直接熔融共聚制备MPLGA过程中共聚物的分子量受单体和马来酸酐的纯度影响很大，且参与反应的物质越多，其分子量的影响因素越复杂，实验重现性越差，同时获得的MPLGA分子量较小（＜1.0×105Da），无法满足不同医用材料的需求，限制了其在生物医用材料临床的应用。水凝胶在组成和性能上与正常的细胞外基质极为相似，具有优异生物相容性：细胞可以悬浮于水凝胶中生长，呈天然的球形，有利于维持细胞的正常表型。用于软骨组织修复的天然水凝胶主要包括胶原、纤维蛋白胶、海藻酸盐、明胶、透明质酸和琼脂等。但水凝胶多孔材料存在机械强度小、形状保持能力差以及消毒比较困难等不足。本专利技术采用D,L-丙交酯、乙交酯熔融共聚获得高分子量的PLGA，再以马来酸酐直接接枝到PLGA骨架中，接枝过程中PLGA分子量下降程度小，可获得高分子量MPLGA，进一步引入乙二胺，获得具有碱性功能基团的高分子量EMPLGA，采用造孔剂法制备高分子量的EMPLGA多孔“硬”支架。通过对软骨组织细胞外基质组成和结构的仿生模拟，将明胶/透明质酸水凝胶“软”支架和明胶/透明质酸微球复合到预先成型的EMPLGA“硬”支架中。水凝胶“软”支架能为软骨细胞提供一个类天然组织的生长环境，以有效保持软骨细胞的自然形态，引导细胞的正常增殖、分化和功能表达，明胶/透明质酸微球能复合生物活性因子，可望实现其分步可控释放，进一步赋予该复合仿生支架更为优越的生物学性能。EMPLGA“硬”支架能在软骨修复过程中提供足够高的机械强度、可控的降解速率和良好的形状保持能力。该仿生复合支架兼具类天然组织环境与良好机械强度，可望应用于软骨组织工程支架材料领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供支架兼具类天然组织环境与良好机械强度的仿生复合支架的制备方法。本专利技术方法的步骤如下：（1）将D,L-丙交酯、乙交酯加入干燥处理后的安瓿瓶中，再加入一定量辛酸亚锡(Sn(Oct)2)；真空干燥12~24h后，在常温下采用扩散泵抽高真空0.5~1.0h，使安瓿瓶内压强低于5.0Pa，封管。将封管后的安瓿瓶放入恒温箱中，在120~170℃温度下反应12~60h后取出。将粗产物溶于三氯甲烷中，配制成1.0~5.0wt%溶液，然后滴入3~5倍体积的乙醇中沉析，反复沉析3~5次，将提纯后的产物真空干燥至恒重即得PLGA聚合物。（2）将纯化后的PLGA与一定量的马来酸酐、过氧化二苯甲酰（BPO）混合，置于减压、100℃的环境中反应24h即得到MPLGA粗聚物。将粗聚物置于Soxhelt抽提器内，以三氯甲烷为溶剂抽提8h，每小时回流4~6次以除去均聚物，将抽提后的共聚物40℃下真空干燥至恒重。将共聚物加入到三氯甲烷中，配制成1~5wt%溶液，滴入3~5倍体积的乙醇中沉析，反复沉析3~5次，然后将提纯物40℃下真空干燥至恒重，得到纯MPLGA。（3）将纯化后的MPLGA溶于三氯甲烷中，配制成20.0~30.0wt%的MPLGA的三氯甲烷溶液。（4）将乙二胺溶于三氯甲烷中，配制成浓度为38.0wt%的乙二胺的三氯甲烷溶液。（5）在搅拌的条件下，将步骤（4）所得乙二胺的三氯甲烷溶液滴入到步骤（3）所得MPLGA的三氯甲烷溶液中，冰浴控制反应体系温度低于10℃，保温5~10min，再将温度升至室温反应30~60min，最后将产物滴入过量的乙醇中沉析，反复沉析3~5次，用去离子水洗涤至中性，真空干燥至恒重，得到乙二胺改性马来酸酐化聚丙乙交酯聚合物（EMPLGA）固体。（6）称取一定量EMPLGA溶入三氯甲烷中，充分溶解后将一定量的300~450μm的Na2CO3粒子加入聚合物溶液中并搅拌均匀，室温下挥发出大量溶剂后，将混合物加入到钢制模具中，压制成型。室温下干燥6小时后将样品在稀盐酸溶液中浸泡3小时，洗涤后再用蒸馏水浸泡12小时，每3~4小时换一次水，得到的多孔支架在空气中干燥24小时，真空干燥48小时。（7）将明胶（Gel）和透明质酸（HA），按重量比95:5，配制明胶/明质酸混合水溶液。向容器中加入液体石蜡加热至60℃，再向容器中加入少量span-80，机械搅拌。取明胶/透明质酸混合溶液加入到容器中，搅拌，使液滴均匀的分散于油相中，所述加入容器中的明胶/透明质酸混合溶与液体石蜡的体积比为13:87。然后将容器置于冰水浴中，待体系冷却，温度低于4℃后，加入少量戊二醛作为交联剂，交联、固化成球。用丙酮与水（体积比3:1）的混合溶液洗涤2~3次，滤去液体石蜡和水，最后用纯丙酮洗涤，抽滤，自然凉干，所得复合微球表面光滑。（8）取一定量冰醋酸，用蒸馏水稀释到PH值4.7左右，将明胶和透明质酸，按重量比8:2分别加入溶解，均配制成5mg/mL的溶液。将配制好的明胶溶液与透明质酸溶液均匀混合。（9）向步骤（8）中的混合溶液中加入一定量步骤（7）制得的Gel/HA微球得到复合体系，所加溶胶与微球的质量比为10:1。将Gel/HA溶胶与微球的复合体系置于连有真空装置的烧瓶中，然后将圆柱体状EMPLGA多孔“硬”支架材料浸泡于复合体系中，抽真空20~30min。将复合支架取出放入冷冻干燥机中冷冻12h，干燥48h。取出后，用碳化二亚胺（EDC）的乙醇溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EMPLGA/Gel‑HA水凝胶‑微球仿生复合支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将D,L‑丙交酯、乙交酯加入干燥处理后的安瓿瓶中，再加入一定量辛酸亚锡(Sn(Oct)

【技术特征摘要】
1.一种EMPLGA/Gel-HA水凝胶-微球仿生复合支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将D,L-丙交酯、乙交酯加入干燥处理后的安瓿瓶中，再加入一定量辛酸亚锡(Sn(Oct)2)；真空干燥12~24h后，在常温下采用扩散泵抽高真空0.5~1.0h，使安瓿瓶内压强低于5.0Pa，封管；将封管后的安瓿瓶放入恒温箱中，在120~170℃温度下反应12~60h后取出；将粗产物溶于三氯甲烷中，配制成1.0~5.0wt%溶液，然后滴入3~5倍体积的乙醇中沉析，反复沉析3-5次，将提纯后的产物真空干燥至恒重即得PLGA聚合物；（2）将纯化后的PLGA与一定量的马来酸酐、过氧化二苯甲酰（BPO）混合，置于减压、100℃的环境中反应24h即得到MPLGA粗聚物；将粗聚物置于Soxhelt抽提器内，以三氯甲烷为溶剂抽提8h，每小时回流4~6次以除去均聚物，将抽提后的共聚物40℃下真空干燥至恒重；将共聚物加入到三氯甲烷中，配制成1~5wt%溶液，滴入3~5倍体积的乙醇中沉析，反复沉析3~5次，然后将提纯物40℃下真空干燥至恒重，得到纯MPLGA；（3）将纯化后的MPLGA溶于三氯甲烷中，配制成20.0~30.0wt%的MPLGA的三氯甲烷溶液；（4）将乙二胺溶于三氯甲烷中，配制成浓度为38.0wt%的乙二胺的三氯甲烷溶液；（5）在搅拌的条件下，将步骤（4）所得乙二胺的三氯甲烷溶液滴入到步骤（3）所得MPLGA的三氯甲烷溶液中，冰浴控制反应体系温度低于10℃，保温5~10min，再将温度升至室温反应30~60min，最后将产物滴入过量的乙醇中沉析，反复沉析3~5次，用去离子水洗涤至中性，真空干燥至恒重，得到乙二胺改性马来酸酐化聚丙乙交酯聚合物（EMPLGA）固体；（6）称取一定量EMPLGA溶入三氯甲烷中，充分溶解后将一定量的300~450μm的Na2CO3粒子加入聚合物溶液中并搅拌均匀，室温下挥发出大量溶剂后，将混合物加入到钢制模具中，压制成型；室温下干燥6小时后将样品在稀盐酸溶液中浸泡3小时，洗涤后再用蒸馏水浸泡12小时，每3~4小时换一次水，得到的多孔支架在空气中干燥24小时，真空干燥48小时；（7）将明胶（Gel）和透明质酸（HA），按重量比95:5，配制明胶/明质酸混合水溶液；向容器中加入液体石蜡加热至60℃，再向容器中加入少量span-80，机械搅拌；取明胶/透明质酸混合溶液加入到容器中，搅拌，使液滴均匀的分散于油相中，所述加入容器中的明胶/透明质酸混合溶与液体石蜡的体积比为13:87；然后将容器置于冰水浴中，待体系冷却，温度低于4℃后，加入少量戊二醛作为交联剂，交联、固化成球；用丙酮与水（体积比3:1）的混合溶液洗涤2~3次，滤去液体石蜡和水，最后用纯丙酮洗涤，抽滤，自然凉干，所得复合微球表面光滑；（8）...

【专利技术属性】
技术研发人员：周智华，张巧，刘文娟，潘一峰，周虎，刘清泉，王卫，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43