CN105343937B - 一种复合多孔质海绵材料及其制备方法 - Google Patents
一种复合多孔质海绵材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种复合多孔质海绵材料，由***骨架的生物吸收性合成高分子与内部交联填充有比***骨架气孔率大的天然高分子多孔质体混炼而成，该生物吸收性合成高分子中含有中空部，该中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、细胞生长因子、细胞分化控制因子中的一种或多种。具体制备方法包括生物吸收性合成高分子多孔质海绵材料的制备；生物吸收性天然高分子溶液的制备及填充；将填充有天然高分子溶液的合成高分子多孔质海绵材料冻结干燥，然后进行架桥，制得复合多孔质海绵材料。本复合材料在冻结干燥之后中央部形成孔口相连通结构，生物体细胞容易播种进入孔口，细胞在高亲和性环境下快速贴壁，迅速适应环境吸收营养和各种细胞因子增殖。
Description
技术领域
本发明涉及使用高分子复合材料引导人体器官的再生，比如修复关节软骨的再生、骨的再生，具体为复合多孔质海绵材料及其制备方法，旨在多孔质海绵材料中培养患者自己的细胞，体外培养一段时间之后，移植入生物体。
背景技术
因交通事故，体育运动，生产劳动，年龄变大，疾病等原因，生物体常受损伤而不幸丧失软骨和骨等组织，在医院骨科也常见关节软骨损伤,因为软骨组织内无血管，软骨细胞在无血运环境中缺乏迁徙能力。软骨损伤后很难再生，在矫形外科领域，如何修复或治疗因疾病、创伤等引起的创伤性和退行性软骨组织损失，在全世界都是难题，软骨创伤不立即给予治疗，创伤必将越来越大，最后不得不进行人工关节置换，但关节置换创伤大，对患者特别是老年患者负担重，而且感染风险高、且多年后面临翻修和重新置换等问题，普遍认为早期修复关节软骨损伤非常必要。传统治疗软骨损伤，有使用药物刺激促进软骨再生，也有手术如关节磨削成形术、钻孔、微骨折及关节镜灌洗术，使骨髓中软骨源性、骨源性细胞及细胞因子渗透到软骨损伤区域，促进向软骨细胞分化，产生纤维软骨。这种手术操作简单，对小面积软骨损伤在某种意义上较满意，被广泛应用。
但研究表明，实际上这些方法均不能将损坏软骨修复，而且软骨磨蚀、骨髓刺激等愈合形成的纤维软骨组织与透明软骨不同.目前关节软骨缺损的修复仍缺乏理想有效方法。用捐献的组织移植也是一种方法，但我国存在捐献严重不足，而且别人捐献的器官还有免疫应答排斥等种种问题。软骨疾病不能得到有效治疗的最终结果，导致关节置换，然而人造关节器官往往因磨损产生松缓破损等，导致功能不足，因此临床上关节病变患者的巨大需求，促使研究者不断探索新的可行的方法。
自体软骨移植术是目前应用较广的修复软骨损伤的技术之一，自体软骨组织移植疗效较好但供材有限；临床提取患者自体软骨细胞后，细胞吸附于生物相容性良好并可被人体逐渐吸收的载体中，该载体提供三维空间，有利细胞获得营养，气体交换、***废物，细胞按三维支架生长。临床上MACI(Matrix-induced autologous chondrocyteimplantation)技术较成熟。将采集的软骨细胞种植在生物膜上，再用纤维胶固定移植到缺损处。优点在于，细胞得到固定，不会术后细胞流失。胶原膜为载体，不需切取骨膜，避免骨膜移植的各种并发症。用生物相容性更好的纤维胶替代缝线封闭不需缝合、手术切口小，手术时间短，术后康复快。使用动物来源的软骨(如猪，牛)，首先把软骨组织去细胞化，然后播种患者自体细胞，体外培养后，临床移植患者，这种疗法也取得了一定效果，但异体移植存在免疫排斥且病毒感染等风险。间充质干细胞SMSCs(synovial mesenchymal stem cells)传代繁殖力强，连续多次传代仍可保持良好增殖分化特性，与基质材料复合植入体内后可形成透明样软骨并在软骨下区形成骨组织，而达到整合。目前这些方法仅处于动物实验阶段，还没正式用于临床，因为间充质干细胞SMSCs的分化控制比较难，分化效率比较低，而且从患者体内取干细胞，对患者也是一种负担。目前用3D打印装置打印方形孔蜂巢状微结构的聚己内酯-羟基磷灰石3D支架，与骨髓血结合在体外培养，诱导干细胞向软骨细胞分化，也将有可能用于修复软骨缺损。但是这技术离应用还有相当距离，还是一种概念性范畴。
上世纪90年代以来，组织工程兴起，开始制作人工人体器官--生物体外(实验室)培养生物体(软骨)细胞，使他们增殖，首先制作细胞亲和性支架材料，然后把生物细胞播种在材料上，组织(细胞)粘付在亲和性材料上，在适当的培养溶液下，体外培养一段时间，形成生物组织后，手术移植到生物体内。也可以播种生物细胞(如干细胞)到材料后，不体外培养，直接埋入生物内，在生物内诱导生物组织(如软骨或骨)再生。长期培养后埋入体内或直接埋入体内，这要求材料具有一定强度以便能方便移植，或者移植后也不会轻易变形，从而维持生物组织的形态，这对制作的材料被诱导促进形成生物组织非常重要。因此组织工程要求材料具生物亲合性，具有适当强度等，而且材料不给生物体带来不利影响，生体组织形成的同时，也要求材料被分解吸收。
组织工程研制软骨代用品很有前途，目前欧美日本的组织工程化软骨在临床医用上，使用的成熟技术是用胶原蛋白胶体包埋自体软骨细胞，移植入病损，细胞在支架吸收时增殖，同时分泌基质，形成新原位组织形态和功能的软骨组织，目前在该领域临床中，我国天津引进英德的软骨再生***(Cartilage Regeneration System，CaReS)是如今国际比较先端的成熟技术。2009年获药监局临床试验许可，在国内三甲医院开展应用，疗效被病例证实，适应治疗缺损面积2.5-10cm2。但缺点是胶原蛋白胶体没有弹性，强度不够，容易收缩。因此全世界现在很多机构在研究再生医疗工学手法，研究如何制作优良的再生材料，比如在各种多孔质海绵材料中培养患者自己的细胞，然后再生移植。
如今制作多孔质海绵材料多利用多乳酸Poly lactic acid(PLA包括PDLA orPLLA)，聚乙醇酸Poly glycol acid(PGA)，乳酸lactic acid和乙醇酸glycol acid的共聚体(PLGA)、Poly(ε–caprolactone)聚己内酯(PCL)等，它们和胶原蛋白，透明质酸，蛋白多糖，氨基葡萄糖，硫酸软骨素等生物吸收性天然高分子材料配合制作成为复合材料。PLA(PDLA or PLLA)和PGA，PLGA，PCL等都是生物吸收性合成高分子，加水能分解，容易被吸收，已经多年临床应用，证明了它们的安全性和有效性，根据不同情况，这些材料的分解物将通过体内代谢路径被吸收，因此控制这些高分子材料的结构形状厚度就能控制合成高分子的吸收分解速度，这些合成高分子材料具有强度高，而且加工性能好等优点，不过，制作的多孔质海绵材料气孔率较低，亲和性也不如胶原蛋白等生物体天然来源物质。另一方面胶原蛋白，透明质酸，蛋白多糖，氨基葡萄糖，硫酸软骨素等生物吸收性天然高分子亲和性好，而且容易制造出高气孔率的多孔质海绵材料,不过加工性能相对差，强度很弱，很难制作得到我们希望的形态，而且在培养中或体内移植后，压迫之下容易变形。
我们鉴于以上不同经验进行精心琢磨，克服了以上不同材料的缺点，制作了一种新的复合材料。
发明内容
为解决以上的问题，本发明提供一种一定形状的多孔质海绵材料，它具有充分的高气孔率，能为细胞培养提供充分空间，同时具有一定的强度和亲和性，制作后种植细胞培养后,进行生物体移植，填补生物体(软骨)缺失，进行(软骨)再生。
本发明复合多孔质体海绵结构材料，由合成高分子多孔质体组成***骨架，内部交联填充比该***气孔率大的天然高分子多孔质体，作为特征。
本发明，制造一定形状的复合多孔质海绵材料，由生物吸收性合成高分子和天然高分子混练形成，合成高分子多孔质海绵材料是***骨架，支撑整个支架的形状和结构，能承受一定压力，内部中空交联填充比这气孔率大的天然高分子多孔质海绵材料，作为特征。
本发明的复合多孔质海绵材料内部有充分气孔空间，由天然来源的生物体高分子构成，可大密度播种培养细胞，比如软骨细胞，复合材料***骨架能承受生物埋设时的压力从而保持结构形状，能调整气孔比例和选择材料，混练制作合成高分子多孔质海绵材料，决定适合的***强度和形状，从而适合不同的使用对象。
具体而言，用加工性能良好的生物吸收性合成高分子制作外廓骨架，中央部具有空洞，力学强度和气孔率都比较高，可通过选择材料，调整厚度及气孔率来调节材料强度，生物吸收性天然高分子的多孔质结构体填充在大空洞内，交联进一步加强这种结构，从而形成高强度和大气孔率的复合多孔质海绵材料的制造方法。外廓骨架的大强度使这个复合材料能持久性保持一定力学强度，也可在中空部分设置合成高分子材料的支柱或顶部结构进一步提高力学强度。
该生物吸收性合成高分子中含有中空部，该中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、还可以添加细胞生长因子、细胞分化控制因子中的一种或多种。
所述的内部中空部分还可以设置有支柱和/或顶部结构，该支柱和/或顶部结构为生物吸收性合成高分子材料。该支柱和/或顶部结构可稳定多孔质体海绵结构，提高多孔质海绵材料强度和支撑力量，如此在一段时间内，一定形状下，软骨细胞粘着在材料上，培养促进细胞增生分化，促进细胞外组织分泌形成生物组织。
上述中空多孔结构的复合多孔质海绵材料，或中空部有顶部结构，有支柱结构的复合多孔质海绵材料，中空部填充有生物吸收性天然高分子，支持细胞粘着，促进细胞增生分化，促进细胞外组织分泌。
所述的内部中空部分还可以填充有天然高分子材料或其衍生物，以及细胞生长因子，细胞分化控制因子。
所述的中空、支柱或顶部结构的生物吸收性合成高分子材料包括PLA(PDLA或PLLA)、PGA、共聚体PLGA、共聚体PCL中的任意一种。
所述的***骨架的生物吸收性合成高分子气孔率为10-99％,孔径为10-800μm；优选使用气孔率为50-95％，优选使用孔径为20-600μm；
所述的内部交联填充的天然高分子多质体气孔率为10-99.5％μm，孔径为10-1000μm，优选使用气孔率为60-99％，优选使用孔径为20-600μm；内部中空部分可以设置支柱和/或顶部结构为1-20个，优选使用为1-3个。多孔质体细孔结构作为细胞粘着，增殖及组织再生立足处所，细孔互相能够连通更好。
合成得到的复合多孔质海绵材料的壁的厚度为0.1mm～100mm，优选使用壁厚为0.2～50mm；
底的厚度在0.1mm～100mm，优选使用底厚为0.2～50mm；
直径或宽度在0.1mm～100mm，优选直径或宽度在0.2～50mm；
深度在0.1mm～100mm之间，优选深度在0.2～50mm之间。
所述的天然高分子材料包括I型胶原蛋白，透明质酸，硫酸软骨素，蛋白多糖，蛋白聚糖，氨基葡萄糖，明胶中的一种或多种；其中，胶原蛋白可使用浓度在0.1-3％，透明质酸可使用浓度在0.05-2％硫酸软骨素可使用浓度在0.1-20％，蛋白多糖可使用浓度在0.1-20％，蛋白聚糖可使用浓度在0.1-20％，氨基葡萄糖可使用浓度在0.1-30％，明胶可使用浓度在0.1-15％。
细胞生长因子，细胞分化控制因子包括表皮细胞生长因子(EGF)，胰岛素，血小板增生因子(PDGF)，纤维芽细胞增生因子(FGF)，肝细胞增生因子(HGF)，血管内皮层增生因子(VEGF)，β性状转换增生因子(TGF-β)，骨形成因子(BMP)中的一种或多种；使用浓度为0.01μg/mL-100μg/mL，优选使用浓度为0.1μg/mL-50μg/mL。
本发明提供一种复合多孔质海绵材料的制作方法，具体步骤如下：
(1)制造生物吸收性合成高分子的中空结构的多孔质海绵材料。
(2)制备含吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子1种或一种以上的溶液，并填充在上述生物吸收性合成高分子多孔质海绵材料中空部。
(3)冻结干燥，之后使用气态或液状架桥剂进行架桥处理。具体如下：
上述工序(1)可以使用粒子熔析法(Particulate-Leaching)制造多孔质海绵材料。首先在溶媒里混合溶解生物吸收性合成高分子，然后填入上述适当大小的溶质粒子，搅拌均匀之后，填入中空多孔质结构的多孔质材铸模，充分干燥后，从铸模取出，通过洗涤等方法除去多孔质化剂，从而制得上述工序(1)的中空多孔质结构海绵材料。生物吸收性合成高分子材料包括PLA(PDLA or PLLA)、PGA、共聚体PLGA、共聚体PCL中的任意一种溶解上述吸收性合成高分子，可使用溶媒比如氯仿-三氯甲烷，四氯化碳，1,4-二氧六环，二氯甲烷，乙酸乙酯，丙酮等，所述的粒子包括葡萄糖，蔗糖，麦芽糖等水溶性结晶甜性粒子，以及氯化钠，硫酸钠，氯化钾，酒石酸钠，柠檬酸钠，碳酸铵，碳酸钠，重碳酸钠等盐性粒子结晶。可用纯水浸漬冲洗除去上述结晶甜性粒子或盐性粒子结晶形成多孔质海绵材料。形成上述多孔质形材的孔洞也可使用一定大小的冰粒子，可通过冻结干燥的方法除去冰粒子，
在上述工序(2)中，把生物吸收性合成高分子材料制作好后，浸渍在填充有生物吸收性天然高分子材料的溶液之中，溶液内面可添加细胞生长因子，细胞分化控制因子或这些衍生物，溶液添加到中空部有很多种方法，不过浸渍法比较适合。浸渍法就是把含有一种或二种生物吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子或这些衍生物的水溶液，浸渍合成高分子多孔质海绵材料，通过减压脱气处理，生物吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子或含有这些衍生物的水溶液就充分均匀填满在生物吸收性合成高分子的中空多孔质结构的孔隙中和中空部分。
在上述工序(3)中，使用架桥剂交联加固复合材料，使结构更加牢固，形状更结实，大家公知的架桥剂都能使用。比较适合的架桥剂包括异氰酸酯，戊二醛，甲醛，仲甲醛等醛类，特别是戊二醛，含有二个醛结构，交联充分，效果比较好。为使上述材料架桥充分均匀，具体使用时可以使用架桥剂溶液浸渍，也可以用气体架桥剂熏蒸，在一定温度一定浓度的架桥剂下，水溶液饱和的架桥剂蒸发成蒸气，上述生物吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子和生物吸收性合成高分子进行架桥。如果使用气体架桥，必须控制架桥温度，在架桥剂蒸气能形成的范围内，控制温度为20-50℃，从而让生物吸收性合成高分子的中空多孔质结构的海绵材料不能溶化。架桥时间决定于架桥剂种类和架桥温度，在不影响中空多孔质海绵材料的亲水性和生物吸收性前提下，也不影响移植时，适当的架桥时间设定在10分-12小时。
如今国际上成熟的软骨再生移植材料，有动物软骨来源，有他人捐献，有患者自体来源，还有组织工程软骨，但动物来源(或他人捐献)软骨存在免疫拒绝问题，特别动物来源软骨还有病毒疾病风险，自体软骨是最好的移植材料,但来源有限，因此组织工程人工软骨成为热点，一般而言胶原蛋白胶体(或海绵材料)亲和性强，但脆弱易收缩，如何根据生物体软骨缺失形状，用高分子材料制作强度大，同时高亲和性的材料作为细胞的再生场所是全世界研究的热门课题。本发明复合材料所具有的高强度，高亲和性，高空孔率的特点，可以用于各种组织和器官的再生，比如软骨，骨，肌腱，韧带等。
本申请的技术方案中，如果仅用胶原蛋白而没有骨架很难做成形状稳定，结构紧密的海绵材料，单纯胶原蛋白海绵材料经过交联(比如戊二醛)，会立即收缩，而且结构脆弱，勉强植入人体后也容易吸收收缩，本发明复合材料强度高，其stiffness(N/mm)比仅用合成高分子做成的材料提高一倍，比如本PLLA高分子海绵结构(150μm～150μm)stiffness为3.91±0.24N/mm(n＝7)，PLLA-胶原蛋白等复合高分子海绵结构stiffness为8.15±0.64N/mm(n＝7)，因此显而易见，本材料强度很高，能够在植入生物体后，其形状将维持较长时间直到形成生物组织，本PLLA材料中空部填有高亲和性且高空孔率的胶原蛋白等天然高分子，是至今最有效的高空孔率复合材料。本复合材料在冻结干燥之后中央部形成孔口相连通结构，生物体细胞容易播种进入孔口，细胞在高亲和性环境下快速贴壁，迅速适应环境吸收营养和各种细胞因子增殖，同时大量分泌细胞间质(ECM)而形成生物组织。复合材料的外部交合了胶原蛋白等天然高分子，毛细血管能在上面形成，运输营养运走代谢废物，促进细胞繁殖，促进形成生物组织，同时这些细胞分解人工合成高分子和天然高分子材料。因此本发明材料成分和结构对再生各种组织和器官提供了一个非常适合的良好环境。
说明书附图
图1本发明合成高分子多孔质海绵材料制作—天然高分子多孔质溶液的工艺流程图。
图2为中空多孔质结构的生物吸収性合成高分子海绵材料示意图。
图3为实施例1中PLLA的中空合成高分子多孔质海绵材料的摄影图。
图4为实施例1中PLLA的中空合成高分子多孔质海绵材料在电子显微镜纵切面图。
图5为实施例1中复合多孔质海绵材料的摄影图。
图6为实施例1中复合多孔质海绵材料的交合处在电子显微镜下的纵切面图。
具体实施方式
以人工合成高分子PLLA为例制作生物吸收性高分子中空多孔质结构材料，本实施方法可以在适合环境条件下，使用多种材料(如PGA，PLGA，PCL等)，使用多种氯化钠结晶粒径进行尝试，并不局限于本实施方法。
实施例1
氯化钠结晶粒子，用170目筛子和100目筛子过筛分开得到直径约90μm～150μm粒子。另一方面把1g PLLA溶解到5mL氯仿，调制得到合成高分子溶液。把溶解PLLA的氯仿溶液放入玻璃试管，添加90μm～150μm的氯化钠结晶粒子9g(PLLA量的9倍)均匀混合。然后把均匀混合的PLLA-NaCl-氯仿填入铸模(聚四氯乙烯制)。使用这铸模制作生物吸收性合成高分子组成的中空多孔质海绵结构。向铸模间隙紧密填充混合物，大气中干燥3-4天，再真空干燥一天。干燥后从铸模上取下固体PLLA-氯化钠，蒸馏水浸渍熔析冲洗氯化钠。每2小时交换一次蒸馏水，如此处理4天。这样就得到孔径90μm～150μm、气孔率为90％的PLLA的中空合成高分子多孔质海绵材料。
为调制生物吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料，再制作天然高分子溶液，天然高分子溶液由0.5％I-型胶原蛋白，添加0.2％透明质酸，2％蛋白聚糖充分均匀搅拌制成，然后把吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料浸置于天然高分子溶液之中(上述0.5％I-型胶原蛋白溶液，0.2％透明质酸，2％蛋白聚糖)制作复合多孔质海绵材料。天然高分子溶液浸泡上述制造的孔径90μm～150μm的PLLA多孔质海绵材料，通过减压处理，天然高分子混合水溶液就浸满PLLA多孔质海绵骨架材料的中空部及四周缘部的孔空隙内。然后把PLLA多孔质海绵材料在-40℃冻结4小时。冻结后减压(0.2Torr)冻结干燥48小时，在PLLA多孔质海绵材料的中空部及四周细孔内形成天然高分子海绵结构，该天然高分子海绵结构的多质体气孔率为97.3％，制造的材料用10wt％的戊二醛水溶液浸泡，或者在25％戊二醛饱和蒸气下，37℃4小时架桥处理，用蒸馏水洗涤5次，然后用0.1M甘氨酸水溶液浸泡24小时，除去未反应醛基后，用蒸馏水洗涤20次。然后-30℃再冻结4小时，冻结干燥48小时，调制制作形成复合PLLA多孔质海绵材料，中空部则是天然高分子多孔质海绵材料，即可制得复合多孔质海绵材料。合成得到的复合多孔质海绵材料的PLLA壁的厚度为1mm；底的厚度为1mm；直径或宽度是8mm；深度是6mm。
实施例2
氯化钠结晶粒子，用100目筛子和60目筛子过筛分开得到直径约150μm～250μm粒子。另一方面把1g PLLA溶解到5mL氯仿，调制得到合成高分子溶液。把溶解PLLA的氯仿溶液放入玻璃试管，添加粒径150μm～250μm的氯化钠结晶粒子9g(PLLA量的9倍)均匀混合。然后把均匀混合的PLLA-NaCl-氯仿填入铸模(聚四氯乙烯制)。使用这铸模制作生物吸收性合成高分子组成的中空多孔质海绵结构。向铸模间隙紧密填充混合物，大气中干燥3-4天，再真空干燥一天。干燥后从铸模上取下固体PLLA-氯化钠，蒸馏水浸渍熔析冲洗氯化钠。每2小时交换一次蒸馏水，如此处理4天。这样就得到孔径150μm～250μm、气孔率为90％的PLLA的中空合成高分子多孔质海绵结构材料。
为调制生物吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料，再制作天然高分子溶液，天然高分子溶液由1％I-型胶原蛋白，添加0.1％透明质酸，0.5％蛋白聚糖充分均匀搅拌制成，然后把吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料浸置于天然高分子溶液之中(上述1％I-型胶原蛋白溶液，0.1％透明质酸，0.5％蛋白聚糖)制作复合多孔质海绵材料。天然高分子溶液浸泡上述制造的孔径150μm～250μm的PLLA多孔质海绵材料，通过减压处理，天然高分子混合水溶液就浸满PLLA多孔质海绵骨架材料的中空部及四周缘部的孔空隙内。然后把PLLA多孔质海绵材料在-40℃冻结4小时。冻结后减压(0.2Torr)冻结干燥48小时，在PLLA多孔质海绵材料的中空部及四周细孔内形成天然高分子海绵结构，该天然高分子海绵结构的多质体气孔率为98.4％μm，其中空部分设置3个支柱。制造的材料用10wt％的戊二醛水溶液浸泡，或者在25％戊二醛饱和蒸气下，37℃4小时架桥处理，用蒸馏水洗涤5次，然后用0.1M甘氨酸水溶液浸泡24小时，除去未反应醛基后，用蒸馏水洗涤20次。然后-30℃再冻结4小时，冻结干燥48小时，调制制作形成复合PLLA多孔质海绵材料，中空部则是天然高分子多孔质海绵材料，即可制得复合多孔质海绵材料。合成得到的复合多孔质海绵材料的PLLA壁的厚度为1mm；底的厚度为1mm；直径或宽度是5mm；深度是4mm
实施例3
骨形态发生蛋白BMP能诱导间充质细胞分化为骨、软骨、韧带、肌腱和神经组织促进软骨关节修复。调节钙磷代谢沉积骨钙，刺激成骨细胞增殖、抑制关节炎症的炎性侵润及骨折术后肿胀疼痛。本例尝试添加BMP-2制作复合材料，生长因子并不局限于BMP。
氯化钠结晶粒子，用170目筛子和100目筛子过筛分开得到直径约90μm～150μm粒子。另一方面把1g PLLA溶解到5mL氯仿，调制得到合成高分子溶液。把溶解PLLA的氯仿溶液放入玻璃试管，添加90μm～150μm的氯化钠结晶粒子9g(PLLA量的9倍)均匀混合。然后把均匀混合的PLLA-NaCl-氯仿填入铸模(聚四氯乙烯制)。使用这铸模制作生物吸收性合成高分子组成的中空多孔质海绵结构。向铸模间隙紧密填充混合物，大气中干燥3-4天，再真空干燥一天。干燥后从铸模上取下固体PLLA-氯化钠，蒸馏水浸渍熔析冲洗氯化钠。每2小时交换一次蒸馏水，如此处理4天。这样就得到孔径90μm～150μm、气孔率为90％的PLLA的中空合成高分子多孔质海绵结构材料。
为调制生物吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料，再制作天然高分子溶液，天然高分子溶液由1％I-型胶原蛋白，添加50μg/mL BMP-2，0.1％透明质酸，0.5％蛋白聚糖充分均匀搅拌制成，然后把吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料浸置于天然高分子溶液之中(上述1％I-型胶原蛋白溶液，0.1％透明质酸，0.5％蛋白聚糖)制作复合多孔质海绵材料。天然高分子溶液浸泡上述制造的孔径90μm～150μm的PLLA多孔质海绵材料，通过减压处理，天然高分子混合水溶液就浸满PLLA多孔质海绵骨架材料的中空部及四周缘部的孔空隙内。然后把PLLA多孔质海绵材料在-40℃冻结4小时。冻结后减压(0.2Torr)冻结干燥48小时，在PLLA多孔质海绵材料的中空部及四周细孔内形成天然高分子海绵结构。该天然高分子海绵结构的多质体气孔率为98.4％μm。制造的材料用10wt％的戊二醛水溶液浸泡，或者在25％戊二醛饱和蒸气下，37℃4小时架桥处理，用蒸馏水洗涤5次，然后用0.1M甘氨酸水溶液浸泡24小时，除去未反应醛基后，用蒸馏水洗涤20次。然后-30℃再冻结4小时，冻结干燥48小时，调制制作形成复合PLLA多孔质海绵材料，中空部则是天然高分子多孔质海绵材料，即可制得复合多孔质海绵材料。合成得到的复合多孔质海绵材料的PLLA壁的厚度为2mm；底的厚度为1mm；直径或宽度是7mm；深度是5mm。
实施例4
蔗糖结晶粒子，用170目筛子和100目筛子过筛分开得到直径约90μm～150μm粒子。另一方面把1g PLLA溶解到5mL氯仿，调制得到合成高分子溶液。把溶解PLLA的氯仿溶液放入玻璃试管，添加90μm～150μm的蔗糖结晶粒子9g(PLLA量的9倍)均匀混合。然后把均匀混合的PLLA-蔗糖-氯仿填入铸模(聚四氯乙烯制)。使用这铸模制作生物吸收性合成高分子组成的中空多孔质海绵结构。向铸模间隙紧密填充混合物，大气中干燥3-4天，再真空干燥一天。干燥后从铸模上取下固体PLLA-蔗糖，蒸馏水浸渍熔析冲洗蔗糖。每2小时交换一次蒸馏水，如此处理4天。这样就得到孔径90μm～150μm、气孔率为90％的PLLA的中空合成高分子多孔质海绵材料。
为调制生物吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料，再制作天然高分子溶液，天然高分子溶液由0.5％I-型胶原蛋白，添加0.2％透明质酸，2％蛋白聚糖充分均匀搅拌制成，然后把吸收性高分子PLLA复合多孔质海绵材料浸置于天然高分子溶液之中(上述0.5％I-型胶原蛋白溶液，0.2％透明质酸，2％蛋白聚糖)制作复合多孔质海绵材料。天然高分子溶液浸泡上述制造的孔径90μm～150μm的PLLA多孔质海绵材料，通过减压处理，天然高分子混合水溶液就浸满PLLA多孔质海绵骨架材料的中空部及四周缘部的孔空隙内。然后把PLLA多孔质海绵材料在-40℃冻结4小时。冻结后减压(0.2Torr)冻结干燥48小时，在PLLA多孔质海绵材料的中空部及四周细孔内形成天然高分子海绵结构。该天然高分子海绵结构的多质体气孔率为97.3％μm。制造的材料用10wt％的戊二醛水溶液浸泡，或者在25％戊二醛饱和蒸气下，37℃4小时架桥处理，用蒸馏水洗涤5次，然后用0.1M甘氨酸水溶液浸泡24小时，除去未反应醛基后，用蒸馏水洗涤20次。然后-30℃再冻结4小时，冻结干燥48小时，调制制作形成复合PLLA多孔质海绵材料，中空部则是天然高分子多孔质海绵材料，即可制得复合多孔质海绵材料。合成得到的复合多孔质海绵材料的PLLA壁的厚度为1mm；底的厚度为1mm；直径或宽度是7mm；深度是5mm。
Claims (10)
1.一种复合多孔质海绵材料，其特征在于，
该材料由***骨架的生物吸收性合成高分子与内部交联填充有比***骨架气孔率大的天然高分子多孔质体混炼而成，该生物吸收性合成高分子中含有中空部，该中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、细胞生长因子、细胞分化控制因子中的一种或多种，中空部形成孔口相连通结构；
所述的中空部内设置有支柱和/或顶部结构1-20个，该支柱和/或顶部结构为生物吸收性合成高分子材料；
所述的天然高分子材料包括I-型胶原蛋白，透明质酸，硫酸软骨素，蛋白多糖，蛋白聚糖，氨基葡萄糖，明胶中的一种或多种；其中，胶原蛋白可使用浓度在0.1-3%，透明质酸可使用浓度在0.05-2%硫酸软骨素可使用浓度在0.1-20%，蛋白多糖可使用浓度在0.1-20%，蛋白聚糖可使用浓度在0.1-20%，氨基葡萄糖可使用浓度在0.1-30%，明胶可使用浓度在0.1-15%；
所述的细胞生长因子，细胞分化控制因子，包括表皮细胞生长因子(EGF)，胰岛素（Insulin），血小板增生因子(PDGF)，纤维芽细胞增生因子(FGF)，肝细胞增生因子(HGF)，血管内皮层增生因子(VEGF)，β性状转换增生因子(TGF-β)，骨形成因子(BMP)中的一种或多种，使用浓度为0.01μg/mL-100μg/mL。
2.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，所述的中空、支柱或顶部结构的生物吸收性合成高分子材料包括聚乳酸 PLA即PDLA 或 PLLA、聚乙醇酸PGA、乳酸与乙醇酸的共聚体PLGA、聚己内酯PCL中的任意一种。
3.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，
所述的***骨架的生物吸收性合成高分子气孔率为10-99%，孔径为10-800μm；
所述的内部交联填充的天然高分子多质体气孔率为10-99.5%μm，孔径为10-1000μm。
4.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，
所述的***骨架的生物吸收性合成高分子气孔率为50-95%，孔径为20-600μm；
所述的内部交联填充的天然高分子多质体气孔率为60-99%，孔径为20-600μm；
内部中空部分可以设置支柱和/或顶部结构为1-3个。
5.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，合成得到的复合多孔质海绵材料的壁的厚度为0.1mm～100mm；
底的厚度在0.1mm～100mm；
直径或宽度在0.1mm～100mm；
深度在0.1mm～100mm之间。
6.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，合成得到的复合多孔质海绵材料的壁的厚度为0.2～50mm；
底的厚度在0.2～50mm；
直径或宽度在0.2～50mm；
深度在0.2～50mm之间。
7.权利要求1所述的复合多孔质海绵材料，其特征在于，其中可以添加细胞生长因子，细胞分化控制因子，包括表皮细胞生长因子(EGF)，胰岛素（Insulin），血小板增生因子(PDGF)，纤维芽细胞增生因子(FGF)，肝细胞增生因子(HGF)，血管内皮层增生因子(VEGF)，β性状转换增生因子(TGF-β)，骨形成因子(BMP)中的一种或多种；使用浓度为0.1μg/mL-50μg/mL。
8.权利要求1-7任一项所述的复合多孔质海绵材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)生物吸收性合成高分子多孔质海绵材料的制备，采用粒子熔析法制造多孔质海绵材料，首先在溶媒里混合溶解生物吸收性合成高分子，然后填入结晶粒子，搅拌均匀之后，填入模具中铸模，大气中干燥3-4天，再真空干燥一天，充分干燥后，从铸模取出，洗涤除去结晶粒子，制得生物吸收性合成高分子多孔质海绵材料，该材料含有中空部，所述的结晶粒子包括氯化钠，硫酸钠，氯化钾，酒石酸钠，柠檬酸钠，碳酸铵，碳酸钠，重碳酸钠，葡萄糖，蔗糖，麦芽糖中的任意一种；
(2) 生物吸收性天然高分子溶液的制备及填充，生物吸收性合成高分子材料制作好后，将含吸收性天然高分子溶液填充至上述材料的中空部，并且浸渍在生物吸收性天然高分子材料的溶液之中，溶液内面可添加一种或多种细胞生长因子，细胞分化控制因子或这些衍生物，通过减压脱气处理，生物吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子或含有这些衍生物的水溶液充分均匀填满在生物吸收性合成高分子的中空多孔质结构的孔隙中和中空部分；
(3) 将填充有天然高分子溶液的合成高分子多孔质海绵材料冻结干燥，然后进行架桥、将架桥剂水溶液或饱和架桥剂溶液蒸发成蒸气后，将上述生物吸收性天然高分子，细胞生长因子，细胞分化控制因子，生物吸收性合成高分子进行架桥，架桥完成后，进行0.1M 甘氨酸浸泡，然后用蒸馏水洗涤3-6次，然后再在-25℃~-35℃条件下冻结3-6h，再冻结干燥48h，制得复合多孔质海绵材料。
9.权利要求8所述的复合多孔质海绵材料的制备方法，其特征在于，所述的溶媒包括氯仿-三氯甲烷，四氯化碳，1,4-二氧六环，二氯甲烷，乙酸乙酯，丙酮中的任意一种。
10.权利要求8所述的复合多孔质海绵材料的制备方法，其特征在于，所述的架桥剂包括异氰酸酯，戊二醛，甲醛，仲甲醛中的任意一种。
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