一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架及其制备方法，所述支架为由羟基化的高分子材料PFOE通过交联得到的多孔支架。制备方法包括：(1)将重结晶的富马酸和1,2,7,8‑二环氧辛烷在无水无氧的N2氛围下混合，再加入催化剂和溶剂，90℃‑100℃下通过酸诱导环氧开环反应制得PFOE；(2)将PFOE配制成溶液，随后通过盐析法交联得到PFOE水响应形状记忆组织工程支架。本发明专利技术具有多孔结构和高孔隙率的特性，并且在室温下处于玻璃化转变温度以上，能够很好的保持初始的形状；同时还具有良好的水响应的形状记忆功能以及生物可降解性能，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架及其制备方法
本专利技术属于组织工程支架领域，特别涉及一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架及其制备方法。
技术介绍
组织工程技术是近些年来迅速发展的治疗人体疾病的全新途径，组织工程已经在皮肤和软骨再生等领域得到了实际的临床应用。其中组织工程支架是核心，为此开发具有形状记忆功能的智能型组织工程支架来拓宽组织工程支架的应用成为了一个潜在的研究方向。传统的热响应形状记忆聚合物由于需要将转变温度控制到人体温附近，因此在设计和制备上面临更多挑战。相比而言，水响应形状记忆聚合物要具有更大的应用潜力，由于人体内的体液大部分都是水，因此水响应形状记忆聚合物一旦和人体体液相接触便能够产生形状回复效应。形状记忆组织工程支架的研究正在引起人们的关注，能够在人体温附近进行形状恢复的材料也已经被研发出来。类似的工作有PiotrRychter等用L-丙交酯/乙交酯/三亚甲基碳酸酯等通过嵌段共聚合成生物可降解高分子材料，这些材料可以很容易的加工成为多孔的三维组织工程支架。它们可以加工成为多种形状，并且具有高孔隙率，且在机械性能和功能上都扮演着重要角色，在组织再生期间可以为特定细胞的生长提供载体。支架直接植入组织缺失的部位，进行组织再生，因此在结构和形态上应该和周边的组织相似。此外，还要适应组织缺损部位的尺寸和形状大小，因此形状记忆组织工程支架的研究意义就凸显出来。在此基础上，起作用的细胞向内生长进入多孔支架材料，可以使新组织有效的生长，最有意思的是这种支架植入物可以最大程度的降低外科手术带来的痛苦，使微创治疗获得潜在应用。通过注射技术将可生物吸收的凝胶基质材料填充到缺损部位的相关应用已经在进行，然而大多数时候这些基质的材料在宏观上不符合细胞生长所需结构的标准。通过使用乙交酯/丙交酯共聚物和他们的复合材料获得了更具前景的支架。微创手术领域对于具有形状记忆功能的可生物降解和生物相容性好的高分子材料的兴趣正在激烈增长。尤其是能够随着温度自我展开或者扩大的高分子材料已经在很多植入物和医疗器件上获得应用，这种材料在再生医疗上应用的想法是十分有趣的，而且相比于水凝胶材料显得更加适合。PiotrRychter等制备的多孔形状记忆支架能够在人体温附近回复，且在植入人体内的时候能够压缩到很小的尺寸，适合微创手术治。当支架植入到骨缺损的部位时，多孔支架能够在体温的刺激下从临时的微小尺寸自我扩张完全充满缺损部位，重现支架的多孔微观结构，有利于细胞在整个材料上进行最佳的吸附和增殖。DanKai等用聚己内酯(PCL)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)共聚制备出具有形状记忆效应的共聚物，通过静电纺丝加工成多孔的支架同样具有形状记忆的效果。形状回复率大于90％，可以在45℃左右回复到初始形状，通过细胞实验证明可以促进成骨细胞增殖，可用于骨再生和骨修复领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架及其制备方法，该支架具有多孔结构和高孔隙率的特性，并且在室温下处于玻璃化转变温度以上，能够很好的保持初始的形状；同时还具有良好的水响应的形状记忆功能以及生物可降解性能，具有良好的应用前景。本专利技术提供了一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架，所述支架为由羟基化的高分子材料PFOE通过交联得到的多孔支架；其中，PFOE的结构式为：n的范围为16～17。本专利技术还提供了一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架的制备方法，包括：(1)将重结晶的富马酸和1,2,7,8-二环氧辛烷在无水无氧的N2氛围下混合，再加入催化剂和溶剂，90℃-100℃下通过酸诱导环氧开环反应制得PFOE；(2)将PFOE配制成溶液，随后通过盐析法交联得到PFOE水响应形状记忆组织工程支架。所述步骤(1)中的富马酸和1,2,7,8-二环氧辛烷的摩尔比为1:1。所述步骤(1)中的催化剂为四丁基溴化铵，加入量为富马酸的0.6mol％。所述步骤(1)中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。所述步骤(2)中的PFOE用四氢呋喃配制成溶液。所述步骤(2)中的交联为热交联或光交联。本专利技术通过酸诱导环氧开环反应一步合成出聚富马酸辛二环氧(poly(fumaratecctadienediepoxide)-PFOE)，一步合成方法简单，且原料富马酸和1,2,7,8-二环氧辛烷商业可得不需要合成原料单体，便于大量制备。合成产物是可降解的多羟基聚酯，大量的羟基赋予其良好的亲水性和生物相容性，而主链包含较长的碳链和微亲水的反式丁烯二酸，保持了合适的亲疏水性。此外，富马酸含有的羟基和羧基能够促进细胞的贴附和增殖，有利于组织的形成。本专利技术优选的选择使用热交联的方法来制备PFOE支架，因为光交联制备的支架厚度有限。此外，热交联设备简单，操作容易，适合大量的制备支架。由于合成的PFOE分子量较低，因此使用“盐析法”来制备多孔支架。有益效果本专利技术具有多孔结构和高孔隙率的特性，并且在室温下处于玻璃化转变温度以上，能够很好的保持初始的形状；此外，该材料表面有大量裸露的羟基，具有生物活性，可进行功能化修饰；又因其良好的水响应形状记忆特性和良好的生物降解性能，其在微创领域有着潜在的应用。附图说明图1为PFOE单体的1HNMR谱图；图2为PFOE单体的红外光谱图；图3为心肌细胞在TCPS，PFOE，PLGA表面培养1天和3天后的倒置显微镜照片；图4为心肌细胞在TCPS，PFOE，PLGA上的MTT评估；图5为PFOE支架的红外光谱图；图6为PFOE支架的TGA曲线；图7为PFOE支架的DSC曲线；图8为不同交联时间的支架在干态下的应力应变曲线；图9a为交联24h的支架湿态下的循环压缩应力应变曲线；图9b为交联36h的支架湿态下的循环压缩应力应变曲线；图9c为交联48h的支架湿态下的循环压缩应力应变曲线；图10为PFOE-24h支架的SEM电镜照片；其中，(A)初始形态500×，(B)初始形态1000×，(C)压缩形态500×，(D)压缩形态1000×，(E)回复形态500×，(F)回复形态1000×；图11为PFOE-24h支架形状回复过程示意图；其中，(A)PFOE多孔支架初始形态，(B)PFOE多孔支架压缩后的临时形态，(C)PFOE多孔支架在水中回复10s，(D)PFOE多孔支架在水中回复30s，(E)PFOE多孔支架在水中回复1min，(F)PFOE多孔支架在水中回复2min，(G)PFOE多孔支架在水中回复3min，(H)PFOE多孔支架在水中回复5min；图12为PFOE支架在37℃下PBS中降解4周后的SEM照片；其中，(A)200×，(B)500×，(C)1000×。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)原料纯化富马酸重结晶：称取待纯化的富马酸60g置于烧瓶中，加入转子，烧瓶上端接入冷凝回流装置，升温至80℃。逐渐加入蒸馏水，直至富马酸全部溶解，溶液澄清。停止搅拌，倒出溶液，室温下冷却，待结晶析出后进行抽滤。重复上述步骤三次，将产物在60℃真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架，其特征在于：所述支架为由羟基化的高分子材料PFOE通过交联得到的多孔支架；其中，PFOE的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架，其特征在于：所述支架为由羟基化的高分子材料PFOE通过交联得到的多孔支架；其中，PFOE的结构式为：n的范围为16～17。2.一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架的制备方法，包括：(1)将重结晶的富马酸和1,2,7,8-二环氧辛烷在无水无氧的N2氛围下混合，再加入催化剂和溶剂，90℃-100℃下通过酸诱导环氧开环反应制得PFOE；(2)将PFOE配制成溶液，随后通过盐析法交联得到PFOE水响应形状记忆组织工程支架。3.根据权利要求2所述的一种PFOE水响应形状记忆组织工程支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的富马酸和1,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：游正伟，褚江，吕姿颖，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31