專利名稱：一種復合三維組織工程支架及其制備方法
技術領域：
本發明屬于組織工程技術領域，具體涉及ー種復合三維組織工程支架及其制備方法。
背景技術：
當人體組織或器官由于外傷或病變受到損傷以后，在臨床上，人們通常采用自體組織移植、異體組織移植和應用人工合成代用品的方法來對損傷的組織和器官給予修復治療。然而，這些方法都存在著這樣那樣的不足，如自體組織移植必須以犧牲人體部分正常組織為代價來修復病理或缺損組織；異體組織移植會產生免疫排斥反應，而且一些組織的供體如腎臟、肝臟嚴重不足；人工合成代用品近年來雖然應用較為廣泛，但仍然存在異物反應、感染等風險。組織工程學近10多年的發展成為解決上述問題的ー個契機。組織工程學是應用生命科學與工程原理及方法構建ー個生物裝置來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復受損組織或器官的功能，這有可能從根本上解決組織和器官缺損所致功能障礙或喪失的問題。它是利用了生物可降解材料做成三維支架，使生物體的細胞在其表面和內部繁殖增長，形成或長出相應的組織或器官，材料在完成這一任務后就自動降解消失，從而解決了異體排斥問題。因而，組織工程學成為人們近20多年研究的熱點，其中組織工程支架材料及其支架的制備技術成為目前人們研究的主要對象之一。PHB (聚0 -羥基丁酸酷)是微生物在不平衡生長條件下儲存于細胞內的ー種天然高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。它不僅具有優良的機械性能，而且具有良好的生物可降解性、生物相容性、壓電性、光學活性、無毒性、無刺激性等特殊性質。特別是其本身具有ー些有利于細胞附著和分化的信息，是用來做仿生細胞外機制的理想材料。 因而，PHB這些良好的特點，使其作為組織工程支架用材料在軟骨、皮膚、心臟瓣膜、血管、神經等組織工程方面得到應用。但是PHB材料本身的ー些不足，如結晶度高，造成材料在宏觀上表現出較大的脆性及其在體內降解速度較慢等。這些缺點限制了 PHB在組織工程中的應用發展。在組織工程中，多孔三維細胞支架起著非常重要的作用，它不僅影響細胞的生物學行為和培養的效率，而且決定著移植后能否與機體很好的適應、結合和修復，是限制組織工程能否應用于臨床的一個關鍵因素。細胞支架不僅為特定細胞提供支撐作用，而且還起到模板作用，引導組織再生和控制組織結構。因此，在組織工程中，除了考慮材料的化學性質、表面性能外，還應考慮支架的結構，如孔隙形態、大小、連通性、孔隙率等，以利于細胞的黏附、滲透和營養物質的傳送及代謝產物的交換，而支架的結構取決于三維支架制備方法及其エ藝。此外，支架在體內的降解速率也是ー個必須要考慮的因素，它必須要與組織部位的生長修復速度相一致。因而，研究降解速率可調控的PHB多孔支架對PHB多孔支架用于臨床有著非常重要的實際意義
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種復合三維組織工程支架。該支架不但有良好的組織相容性，而且支架降解程度明顯，同時支架內的纖維結構增加了細胞的附著空間，防止了表層種植細胞的流失；支架的降解速率可適應細胞生長速度的要求，其結構與性能完全適合細胞鋪展、黏附、生長和増殖，為細胞的生長提供了良好的微環境。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種復合三維組織工程支架， 其特征在于，由纖維膜一和纖維膜ニ以及設置于纖維膜和纖維膜ニ之間的多孔膜片復合制成；所述纖維膜一和纖維膜ニ均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片為PHB多孔膜片、PLLA多孔膜片或PHB/PLLA復合多孔膜片；所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成10% 20%親水性聚合物、0% 45% PLLA和40% 80% PHB, 其中親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚こニ醇、聚氧こ烯、聚こ 烯醇或聚こ烯吡咯烷酮。上述的一種復合三維組織工程支架，所述PHB多孔膜片是采用PHB為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50% 90%的多孔膜片；所述PLLA多孔膜片是采用 PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50% 90%的多孔膜片；所述PHB/ PLLA復合多孔膜片是采用PHB和PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為 50% 90%的復合多孔膜片，其中PHB和PLLA的質量比為I 10 I 10。上述的一種復合三維組織工程支架，所述PHB的粘均分子量為1.5X105 6. 5 X 105，質量純度為99%以上；所述PLLA的粘均分子量為0. 5 X IO5 5. 5X105，質量純度為99%以上。本發明還提供了上述復合三維組織工程支架的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、制備多孔膜片以PHB、PLLA或PHB和PLLA為原料，采用溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備PHB多孔膜片、PLLA多孔膜片或PHB/PLLA復合多孔膜片；步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將親水性聚合物溶于有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為5g/L 25g/L的溶液；所述有機溶劑為三氯こ烷、ニ氯こ烷、三氯甲烷、ニ 氯甲烷或四氯甲烷；202、向201中所述溶液中加入PHB或PHB和PLLA，然后加入有機溶劑，攪拌溶解， 得到溶質總質量濃度為0. 5% 6%的紡絲溶液；所述有機溶劑為三氯こ烷、ニ氯こ烷、三氯甲烷、ニ氯甲烷或四氯化碳；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為50°C 60°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；204、將203中所述紡絲以40m/min 45m/min的卷繞速度進行卷繞；205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，定型后裁剪，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按30° 90°角度(相鄰兩層纖維束之間的夾角為30° 90° )交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為100°C 130°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；
步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為三氯こ烷、ニ氯こ烷、三氯甲烷、ニ氯甲烷或四氯化碳；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為三氯こ烷、ニ氯こ烷、三氯甲烷、 ニ氯甲烷或四氯化碳；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。上述的方法，步驟一中所述多孔膜片的制備過程為將原料溶于有機溶劑中，攪拌至原料充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的35% 85%的致孔劑，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡30小吋 60小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥15小吋 30小時，再轉入真空干燥箱中干燥15小吋 30小時，得到多孔膜片。上述的方法，所述致孔劑為粒度為200目的氯化鈉。上述的方法，所述有機溶劑為三氯こ烷、ニ氯こ烷、三氯甲烷、ニ氯甲烷或四氯化碳；所述有機溶劑的用量為原料質量的I 3倍。上述的方法，203中所述噴絲板的溫度為15°C 25°C。上述的方法，205中所述牽伸的牽伸倍率為6 8倍。上述的方法，205中所述定型的溫度為60°C 130°C。本發明與現有技術相比具有以下優點I、本發明的復合三維組織工程支架采用親水性PHB纖維束/多孔膜片/親水性 PHB纖維束復合“夾芯”的結構，使三維組織工程支架不但有一定的力學性能，而且富有一定的弾性。2、本發明采用溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備多孔膜片，制備的多孔膜片孔分布均勻，且多為通孔。3、本發明的復合三維組織工程支架采用復合“夾芯”結構，不僅可獲得預期設計的形狀，而且可以通過調整多孔膜片的孔隙率與復合纖維的量來調節支架的降解速率。4、本發明的復合三維組織工程支架不但有良好的組織相容性，而且支架降解程度明顯，同時支架內的纖維結構增加了細胞的附著空間，防止了表層種植細胞的流失。5、本發明的復合三維組織工程支架的降解速率可適應細胞生長速度的要求，其結構與性能完全適合細胞鋪展、黏附、生長和増殖，為細胞的生長提供了良好的微環境。下面結合附圖和實施例，對本發明技術方案做進ー步的詳細說明。
圖I為本發明復合三維組織工程支架的結構示意圖。圖2為本發明實施例I制備的PHB多孔膜片的SEM電鏡照片。圖3為將細胞植入本發明復合三維組織工程支架四周后支架的SEM電鏡照片。圖4為將細胞植入本發明復合三維組織工程支架八周后支架的SEM電鏡照片。附圖標記說明ト纖維膜一；2-纖維膜ニ；3-多孔膜片。
具體實施例方式實施例I如圖I所示，本實施例的復合三維組織工程支架，由纖維膜一 I和纖維膜ニ 2以及設置于纖維膜I和纖維膜ニ 2之間的多孔膜片3復合制成；所述纖維膜一 I和纖維膜ニ 2 均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片3為采用PHB為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50%的PHB多孔膜片；所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成20%親水性聚合物和80% PHB，其中親水性聚合物為聚丙烯酰胺；所述PHB的粘均分子量為I. 5X 105，質量純度為99%以上。本實施例的復合三維組織工程支架的制備方法為步驟一、制備多孔膜片將PHB溶于有機溶劑中，攪拌至PHB充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的35%的致孔劑(粒度為200目的氯化鈉)，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡30小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥15小時，再轉入真空干燥箱中干燥30小時，得到孔隙率為50%的PHB多孔膜片；所述有機溶劑為三氯こ烷；所述有機溶劑的用量為原料質量的2. 8倍。步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將2克親水性聚合物溶于200毫升有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為10g/L的透明狀溶液；所述有機溶劑為三氯こ烷；202、向201中所述溶液中加入8克PHB，然后加入800毫升三氯こ烷，攪拌使PHB 完全溶解，得到溶質總質量濃度為0. 7%的紡絲溶液；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為60°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；所述噴絲板的溫度為25°C ；204、將203中所述紡絲以40m/min的卷繞速度進行卷繞；205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，牽伸倍率為6倍，然后在溫度為 130°C的條件下定型，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按30°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為130°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為三氯こ烷；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為三氯こ烷；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。圖2為本實施例制備的PHB多孔膜片的SEM電鏡照片，從圖中可以看出，多孔膜片孔分布均勻，且多為通孔，適宜用作組織工程支架材料。實施例2本實施例與實施例I相同，其中不同之處在于所述親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、丙烯酸聚合物、聚こニ醇、聚氧こ烯、聚こ烯醇或聚こ烯吡咯烷酮。實施例3如圖I所示，本實施例的復合三維組織工程支架，由纖維膜一 I和纖維膜ニ 2以及設置于纖維膜I和纖維膜ニ 2之間的多孔膜片3復合制成；所述纖維膜一 I和纖維膜ニ 2 均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片3為采用PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為90%的多孔膜片；所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成14. 3%親水性聚合物、28. 6% PLLA和57. I % PHB ;所述親水性聚合物為聚こニ醇；所述PLLA的粘均分子量為0. 5 X 105，質量純度為99%以上；所述PHB的粘均分子量為6. 5X105，質量純度為99%以上。本實施例的復合三維組織工程支架的制備方法為步驟一、制備多孔膜片將PLLA溶于有機溶劑中，攪拌至PLLA充分溶解得到溶液， 向溶液中加入溶液質量的85%的致孔劑(粒度為200目的氯化鈉)，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡60小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥30小時，再轉入真空干燥箱中干燥20小時，得到孔隙率為90%的PLLA多孔膜片；所述有機溶劑為ニ氯こ烷；所述有機溶劑的用量為原料質量的I. 2倍。步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將5克親水性聚合物溶于600毫升有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為8. 3g/L的透明狀溶液；所述有機溶劑為四氯化碳；202、向201中所述溶液中加入20克PHB和10克PLLA，然后加入400毫升四氯化碳，攪拌使PHB和PLLA完全溶解，得到溶質總質量濃度為2. I %的紡絲溶液；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為50°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；所述噴絲板的溫度為15°C ；204、將203中所述紡絲以45m/min的卷繞速度進行卷繞；
205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，牽伸倍率為8倍，然后在溫度為 60°C的條件下定型，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按45°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為110°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為ニ氯こ烷；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為ニ氯こ烷；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。實施例4本實施例與實施例3相同，其中不同之處在于所述親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、聚氧こ烯、聚こ烯醇或聚こ烯吡咯烷酮。實施例5如圖I所示，本實施例的復合三維組織工程支架，由纖維膜一 I和纖維膜ニ 2以及設置于纖維膜I和纖維膜ニ 2之間的多孔膜片3復合制成；所述纖維膜一 I和纖維膜ニ 2均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片3為采用PHB和PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為70%的多孔膜片，其中PHB和PLLA的質量比為I : 10 ;所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成17. 6%親水性聚合物、41. 2% PLLA和41. 2% PHB ;所述親水性聚合物為聚氧こ烯；所述PLLA的粘均分子量為5. 5X 105， 質量純度為99%以上；所述PHB的粘均分子量為4. OX 105，質量純度為99%以上。本實施例的復合三維組織工程支架的制備方法為步驟一、制備多孔膜片將PHB和PLLA溶于有機溶劑中，攪拌至PHB和PLLA充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的50%的致孔劑(粒度為200目的氯化鈉)，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡48 小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥20小時，再轉入真空干燥箱中干燥30小時，得到孔隙率為70%的PHB/PLLA復合多孔膜片；所述有機溶劑為四氯化碳；所述有機溶劑的用量為原料質量的2倍。步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將15克親水性聚合物溶于600毫升有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為25g/L的透明狀溶液；所述有機溶劑為ニ氯甲烷；
202、向201中所述溶液中加入35克PHB和35克PLLA，然后加入400毫升ニ氯甲烷，攪拌使PHB和PLLA完全溶解，得到溶質總質量濃度為6%的紡絲溶液；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為55°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；所述噴絲板的溫度為20°C ；204、將203中所述紡絲以42m/min的卷繞速度進行卷繞；205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，牽伸倍率為7倍，然后在溫度為 90°C的條件下定型，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按60°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為130°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為ニ氯甲烷；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為ニ氯甲烷；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。實施例6本實施例與實施例5相同，其中不同之處在于所述親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、聚こニ醇、聚こ烯醇或聚こ烯吡咯烷酮。實施例I如圖I所示，本實施例的復合三維組織工程支架，由纖維膜一 I和纖維膜ニ 2以及設置于纖維膜I和纖維膜ニ 2之間的多孔膜片3復合制成；所述纖維膜一 I和纖維膜ニ 2 均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片3為采用PHB和PLLA為原料經溶劑澆鑄/ 粒子浙濾法制備的孔隙率為80%的多孔膜片，其中PHB和PLLA的質量比為I : I ;所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成10%親水性聚合物、60% PHB 和30% PLLA ;所述親水性聚合物為聚こ烯吡咯烷酮；所述PLLA的粘均分子量為3. 5X 105， 質量純度為99%以上；所述PHB的粘均分子量為3. OX 105，質量純度為99%以上。本實施例的復合三維組織工程支架的制備方法為步驟一、制備多孔膜片將PHB和PLLA溶于有機溶劑中，攪拌至PHB和PLLA充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的78%的致孔劑(粒度為200目的氯化鈉)，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡50 小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥15小時，再轉入真空干燥箱中干燥30小時，得到孔隙率為80%的PHB/PLLA復合多孔膜片；所述有機溶劑為三氯甲烷；所述有機溶劑的用量為原料質量的I倍。步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將I克親水性聚合物溶于200毫升有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為5g/L的透明狀溶液；所述有機溶劑為ニ氯こ烷；202、向201中所述溶液中加入6克PHB和3克PLLA，然后加入1387毫升ニ氯こ 烷，攪拌使PHB和PLLA完全溶解，得到溶質總質量濃度為0. 5%的紡絲溶液；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為50°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；所述噴絲板的溫度為20°C ；204、將203中所述紡絲以45m/min的卷繞速度進行卷繞；205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，牽伸倍率為8倍，然后在溫度為 80°C的條件下定型，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按90°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為120°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為三氯甲烷；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為三氯甲烷；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。實施例8本實施例與實施例7相同，其中不同之處在于所述親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、聚こニ醇、聚氧こ烯或聚こ烯醇。實施例9如圖I所示，本實施例的復合三維組織工程支架，由纖維膜一 I和纖維膜ニ 2以及設置于纖維膜I和纖維膜ニ 2之間的多孔膜片3復合制成；所述纖維膜一 I和纖維膜ニ 2 均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片3為采用PHB和PLLA為原料經溶劑澆鑄/ 粒子浙濾法制備的孔隙率為60%的多孔膜片，其中PHB和PLLA的質量比為10 I ;所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成15%親水性聚合物、45% PLLA和40% PHB ;所述親水性聚合物為聚こ烯醇；所述PLLA的粘均分子量為2. 5X 105，質量純度為99%以上；所述PHB的粘均分子量為2. 5X 105，質量純度為99%以上。本實施例的復合三維組織工程支架的制備方法為
步驟一、制備多孔膜片將PHB和PLLA溶于有機溶劑中，攪拌至PHB和PLLA充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的45%的致孔劑(粒度為200目的氯化鈉)，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡40 小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥20小時，再轉入真空干燥箱中干燥15小時，得到孔隙率為60%的PHB/PLLA復合多孔膜片；所述有機溶劑為ニ氯甲烷；所述有機溶劑的用量為原料質量的3倍；步驟ニ、制備親水性PHB纖維束201、將15克親水性聚合物溶于800毫升有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為18. 75g/L的透明狀溶液；所述有機溶劑為三氯甲烷；202、向201中所述溶液中加入40克PHB和45克PLLA，然后加入470毫升三氯甲烷，攪拌使PHB和PLLA完全溶解，得到溶質總質量濃度為5%的紡絲溶液；203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為60°C的熱空氣進行熱質交換，形成紡絲；所述噴絲板的溫度為25°C ；204、將203中所述紡絲以40m/min的卷繞速度進行卷繞；205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，牽伸倍率為6倍，然后在溫度為 100°c的條件下定型，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按30°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為100°c的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片ー側和步驟三中所述纖維膜ー側；所述有機溶劑為四氯化碳；402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片復合材料；403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固， 得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為四氯化碳；404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。實施例10本實施例與實施例9相同，其中不同之處在于所述親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、聚こニ醇、聚氧こ烯或聚こ烯吡咯烷酮。將本發明的復合三維組織工程支架植入兔子體內進行降解實驗，結果表明，本發明的復合三維組織工程支架不但有良好的組織相容性，而且支架降解程度明顯，同時支架內的纖維結構增加了細胞的附著空間，防止了表層種植細胞的流失。將細胞植入本發明的復合三維組織工程支架內，采用SEM電鏡觀察支架的形態，
12如圖3所示，細胞植入四周后支架上黏附的細胞量大幅増加，支架有降解的趨勢，如圖4所示，細胞植入八周后細胞生長良好，支架完全降解，說明本發明的復合三維組織工程支架的降解速率可適應細胞生長速度的要求，其結構與性能完全適合細胞鋪展、黏附、生長和增殖，為細胞的生長提供了良好的微環境。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何限制，凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種復合三維組織工程支架，其特征在于，由纖維膜一(I)和纖維膜二(2)以及設置于纖維膜(I)和纖維膜二(2)之間的多孔膜片(3)復合制成；所述纖維膜一(I)和纖維膜二(2)均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片(3)為PHB多孔膜片、PLLA多孔膜片或PHB/PLLA復合多孔膜片；所述親水性PHB纖維束由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成10% 20%親水性聚合物、O % 45% PLLA和40% 80% PHB，其中親水性聚合物為甲基丙烯酸聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
2.根據權利要求I所述的一種復合三維組織工程支架，其特征在于，所述PHB多孔膜片是采用PHB為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50% 90%的多孔膜片；所述 PLLA多孔膜片是采用PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50% 90%的多孔膜片；所述PHB/PLLA復合多孔膜片是采用PHB和PLLA為原料經溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備的孔隙率為50% 90%的復合多孔膜片，其中PHB和PLLA的質量比為I 10 I 10。
3.根據權利要求2所述的一種復合三維組織工程支架，其特征在于，所述PHB的粘均分子量為I. 5 X IO5 6. 5 X 105，質量純度為99%以上；所述PLLA的粘均分子量為O. 5 X IO5 .5.5X105，質量純度為99%以上。
4.一種制備如權利要求I至3中任一權利要求所述復合三維組織工程支架的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、制備多孔膜片以PHB、PLLA或PHB和PLLA為原料，采用溶劑澆鑄/粒子浙濾法制備PHB多孔膜片、PLLA多孔膜片或PHB/PLLA復合多孔膜片；步驟二、制備親水性PHB纖維束.201、將親水性聚合物溶于有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到親水性聚合物濃度為5g/L 25g/L的溶液；所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯甲烷；.202、向201中所述溶液中加入PHB或PHB和PLLA，然后加入有機溶劑，攪拌溶解，得到溶質總質量濃度為O. 5% 6%的紡絲溶液；所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳；.203、將202中所述紡絲溶液靜置脫泡后送入噴絲板擠出形成紡絲細流，然后通過溫度為50V 60°C的熱空氣進行熱質交換,形成紡絲；.204、將203中所述紡絲以40m/min 45m/min的卷繞速度進行卷繞；.205、用牽伸機將204中經卷繞后的紡絲進行牽伸，定型后裁剪，得到親水性PHB纖維束；步驟三、制備纖維膜將205中所述親水性PHB纖維束按30° 90°角度交叉鋪覆疊加成纖維片，然后將疊加好的纖維片夾在兩塊模板的中間，置于溫度為100°C 130°C的烘箱中進行熱定型，冷卻后得到纖維膜；步驟四、多孔膜片與纖維膜復合制備復合三維組織工程支架.401、用有機溶劑潤濕步驟一中所述多孔膜片一側和步驟三中所述纖維膜一側；所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳；.402、將401中經有機溶劑潤濕的多孔膜片的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面相對疊放，然后對疊放的多孔膜片和纖維膜施壓，使多孔膜片和纖維膜貼合牢固，得到纖維膜/多孔膜片復合材料；[403、用有機溶劑潤濕402中所述纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側，然后將另一片401中經有機溶劑潤濕的纖維膜的潤濕面與經有機溶劑潤濕的纖維膜/多孔膜片復合材料的多孔膜片側相對疊放，施壓使纖維膜/多孔膜片復合材料與纖維膜貼合牢固，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料；所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳；[404、將403中所述纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合材料用模板固定后置于真空干燥箱中干燥，以除去有機溶劑，得到纖維膜/多孔膜片/纖維膜復合三維組織工程支架。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟一中所述多孔膜片的制備過程為 將原料溶于有機溶劑中，攪拌至原料充分溶解得到溶液，向溶液中加入溶液質量的35% 85%的致孔劑，攪拌均勻后倒入模具中制成樣片；然后將樣片與模具一同置于空氣中，待溶劑自然揮發后再置于真空干燥箱內干燥，除去殘留的有機溶劑；接著將樣片從模具中取出置于蒸餾水中浸泡30小時 60小時以溶去致孔劑；最后將經浸泡后的樣片在室溫下干燥 15小時 30小時，再轉入真空干燥箱中干燥15小時 30小時，得到多孔膜片。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述致孔劑為粒度為200目的氯化鈉。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳；所述有機溶劑的用量為原料質量的I 3倍。
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，203中所述噴絲板的溫度為15°C 25°C。
9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，205中所述牽伸的牽伸倍率為6 8倍。
10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，205中所述定型的溫度為60°C 130°C。
全文摘要
本發明公開了一種復合三維組織工程支架，其特征在于，由纖維膜一和纖維膜二以及設置于纖維膜和纖維膜二之間的多孔膜片復合制成；所述纖維膜一和纖維膜二均由親水性PHB纖維束排列制成；所述多孔膜片為PHB多孔膜片、PLLA多孔膜片或PHB/PLLA復合多孔膜片。本發明的復合三維組織工程支架不但有良好的組織相容性，而且支架降解程度明顯，同時支架內的纖維結構增加了細胞的附著空間，防止了表層種植細胞的流失；復合三維組織工程支架的降解速率可適應細胞生長速度的要求，其結構與性能完全適合細胞鋪展、黏附、生長和增殖，為細胞的生長提供了良好的微環境。
文檔編號C08J9/26GK102580155SQ201210061840
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月11日 優先權日2012年3月11日
發明者楊青芳, 艾玉峰, 董兆麟 申請人:楊青芳