一种生物活性壳聚糖基多孔支架的制备方法

摘要

本发明公开了一种生物活性壳聚糖基多孔支架的制备方法，以壳聚糖和具有生物活性的无机微/纳米粒为原料制成浆料，以水溶性醛基化多糖聚合物为交联剂，通过希夫碱交联过程和冷冻干燥法制成一类生物活性壳聚糖基复合材料多孔支架，其孔隙率、孔径大小、力学性能、降解性能和骨传导性/骨诱导性等可通过配方和工艺条件来调控。本发明的多孔支架未使用有害的化学交联剂，不会对细胞造成不利影响；交联的多孔结构和大量亲水基团如氨基、羧基和羟基等，使其在宽pH范围(pH5～9)内的水相中具有较高的化学稳定性，具有柔软、高弹性和达30倍的溶胀比等突出优点；在多孔结构、物质化学成分和表面化学等方面具有仿自然骨细胞外微环境的优点。

主权项

一种生物活性壳聚糖基多孔支架的制备方法，其特征在于：在壳聚糖和无机生物活性微/纳米粒浆料中加入水溶性醛基化多糖聚合物的溶液，经冷冻干燥法制得生物活性壳聚糖基多孔支架；其中，无机生物活性材料和水溶性醛基化多糖聚合物分别占壳聚糖的质量百分比5~40%和3~10%；具体包括以下步骤：1）水溶性醛基化多糖聚合物的合成首先将水溶性多糖聚合物溶于水中形成质量百分比浓度为2~25%的多糖聚合物溶液，然后用5mol/L的硫酸调节多糖聚合物溶液的pH值为1~4后在避光条件下分批加入水溶性多糖聚合物质量1~5倍的高碘酸钠，在搅拌下于35~60°C反应3~8h后再加入过量的乙二醇继续反应30min；反应结束后，用冷乙醇沉淀出产物，用水和乙醇混合物充分洗涤至无碘检出；最后，经室温真空干燥得到水溶性醛基化多糖聚合物；所述的水溶性多糖聚合物为羧甲基纤维素钠、透明质酸、右旋糖酐、海藻酸钠或硫酸软骨素；2）壳聚糖‑生物活性无机微/纳米粒浆料制备在搅拌条件下，将壳聚糖溶于体积分数为2%的乙酸水溶液中形成质量百分比浓度为1~3%的壳聚糖溶液，然后向其中加入壳聚糖质量5~40%的生物活性微/纳米粒，经行星式球磨机球磨后得到稳定的壳聚糖‑生物活性无机微/纳米粒浆料；所述的壳聚糖是脱乙酰度为55~95%、分子量为10~50万的壳聚糖；所述的生物活性微/纳米粒为纳米羟基磷灰石、亚微米级α‑磷酸三钙、亚微米级β‑磷酸三钙或微米级45S5玻璃粉；3）希夫碱交联过程将步骤1）中得到的水溶性醛基化多糖聚合物溶于蒸馏水中制成质量百分比浓度为2~8%的醛基化多糖聚合物溶液，在剧烈搅拌下以10~200μl/min的速度将醛基化多糖聚合物溶液滴加至步骤2）的壳聚糖‑生物活性无机微/纳米粒浆料中，控制醛基化多糖聚合物与壳聚糖的质量比为3∶100~10∶100，滴加结束后继续搅拌10~30min，然后将其注入24孔培养板中，于‑0.06~‑0.03MPa环境中静置12小时，以彻底脱泡和使交联反应充分，得到凝胶状试样；4）冷冻‑干燥将步骤3）制成的凝胶状试样置于冷冻干燥机中，以‑50°C/10h、‑40°C/8h、‑30°C/8h、‑20°C/12h、‑10°C/12h和5°C/8h冻干工艺进行冷冻‑干燥，从24孔培养板中脱模即得到初步多孔支架；5）后处理先用质量百分比浓度为2%的氢氧化钠的乙醇溶液浸泡得到的初步多孔支架以中和其中的乙酸，接着用体积比为1∶9~4∶6的蒸馏水：乙醇混合溶液对初步多孔支架进行清洗，使混合溶液pH为7，再用纯蒸馏水洗两次后进行冷冻‑干燥得到生物活性壳聚糖基多孔支架。