一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)屬于醫(yī)用復(fù)合材料領(lǐng)域，公開了一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料。所述復(fù)合立體支架材料由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)或?qū)訝罨ゴ┙Y(jié)構(gòu)復(fù)合而成，所述纖維集合體的纖維直徑為20～2000nm，所述復(fù)合立體支架具有三級孔結(jié)構(gòu)，其中纖維集合體的纖維之間孔徑大小在0.5～5μm之間，纖維表面微孔大小在10～1000nm之間，纖維芯層孔洞大小在5～800nm之間。本實用新型專利技術(shù)所得復(fù)合立體支架材料能夠在形貌與尺寸上很好地模擬天然的細胞外基質(zhì)，適合應(yīng)用于組織工程。

Composite solid scaffold material containing multi-stage pore structure

The utility model belongs to the field of medical composite materials, and discloses a composite solid scaffold material with a multi-stage pore structure. The composite scaffold materials by three-dimensional fiber assembly having skin core structure by interpenetrating networks or layered interpenetrating composites, the fiber aggregate fiber diameter is 20 ~ 2000Nm, the composite scaffold has three three-dimensional pore structure, between the fiber aggregate fiber pore size between 0.5 to 5 m, the fiber surface pore size in the range of 10 ~ 1000nm, the size of the holes in the fiber core layer between 5 ~ 800nm. The composite solid scaffold material of the utility model can simulate the natural extracellular matrix well in appearance and size, and is suitable for tissue engineering.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料
本技術(shù)屬于醫(yī)用復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料。
技術(shù)介紹
動物組織是由栽種了細胞的細胞外基質(zhì)組成，而天然的細胞外基質(zhì)是一種由多種蛋白和多聚糖組成的，尺寸在幾十納米到幾微米的三維纖維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過靜電紡絲得到的納米纖維在形貌與尺寸上與天然的細胞外基質(zhì)非常相似，因此非常有希望作為支架材料應(yīng)用于細胞培養(yǎng)和組織工程，而靜電紡絲技術(shù)的日漸成熟使得它能夠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜三維納米支架，從而有利于不同類型的細胞在上面生長并形成人工組織。靜電紡絲是一種簡單、靈活的制備纖維直徑為幾十到幾百納米的紡絲方法，其基本原理是：毛細管出口的聚合物溶液或熔體在高壓靜電場的作用下，變形成為泰勒錐，當(dāng)靜電排斥力超過液滴的表面張力時，泰勒錐的頂端處就會形成細流，并在電場的運動中得到進一步拉伸，同時隨著溶劑揮發(fā)(或者熔體冷卻)，得到納米纖維。靜電紡絲有以下幾個明顯的優(yōu)勢：1、高孔隙率；2、高比表面積；3、靜電紡絲纖維的直徑與結(jié)構(gòu)與細胞外基質(zhì)具有很好的相似性。同軸靜電紡絲法制備復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維材料雖只是近幾年才起步，但其發(fā)展速度相當(dāng)快。同軸靜電紡絲使用不同的皮層組分和芯層組分，并在傳統(tǒng)靜電紡絲的裝置上對紡絲頭進行改進，紡出具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)合納米纖維。結(jié)構(gòu)多層次納米纖維應(yīng)用較為廣泛。同軸靜電紡絲法主要用以制備中空納米纖維(納-微米管)，芯-殼結(jié)構(gòu)納米纖維等，其強大優(yōu)勢在于能夠充分整合纖維中芯層和殼層的優(yōu)良性能，所制備出的納米纖維在生物醫(yī)用材料、過濾、催化、能源、光電等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于以上現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)的目的在于提供一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架。本技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)或?qū)訝罨ゴ┙Y(jié)構(gòu)復(fù)合而成，所述纖維集合體的纖維直徑為20～2000nm，所述復(fù)合立體支架具有三級孔結(jié)構(gòu)，其中纖維集合體的纖維之間孔徑大小在0.5～5μm之間，纖維表面微孔大小在10～1000nm之間，纖維芯層孔洞大小在5～800nm之間。所述具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體是指通過同軸靜電紡絲制備得到的纖維集合體。所述含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料通過同軸靜電紡絲工藝將皮層組分和芯層組分加工成型，并采用動態(tài)凝固浴作為收集裝置，使具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)或?qū)訝罨ゴ┙Y(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，最后通過冷凍干燥、非溶劑致相分離-冷凍干燥、熱致相分離、固液相分離等后處理方法，得到具有三級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料。本技術(shù)的復(fù)合立體支架材料具有如下優(yōu)點及有益效果：(1)本技術(shù)的復(fù)合立體支架材料由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)、層狀互穿結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，并通過后處理工藝得到三級孔結(jié)構(gòu)；(2)本技術(shù)的復(fù)合立體支架材料的纖維直徑為20～2000nm，纖維之間孔徑大小在0.5～5μm之間，纖維表面微孔大小在10～1000nm之間，纖維芯層孔洞大小在5～800nm之間，能夠在形貌與尺寸上很好地模擬天然的細胞外基質(zhì)；(3)本技術(shù)的復(fù)合立體支架材料對細胞沒有毒性，因此在與細胞相互接觸的過程當(dāng)中能夠促進細胞粘附、增殖、遷移和分化。附圖說明圖1為本技術(shù)實施例1和3所得含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料的網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)實施例2所得含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料的層狀互穿結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本技術(shù)實施例1～3所得含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料的三級孔結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖對本技術(shù)作進一步詳細的描述，但本技術(shù)的實施方式不限于此。實施例1本實施例的一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，由由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)復(fù)合而成，其中纖維集合體的纖維直徑為100-700nm之間，纖維之間孔徑(一級孔)大小在1～2.5μm之間，纖維表面微孔(二級孔)大小在60～400nm之間，纖維芯層孔洞(三級孔)大小在45～350nm之間。本實施例所得復(fù)合立體支架材料的網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其三級孔結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。本實施例的含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料通過如下方法制備：聚乳酸(PLA，Mw＝2×105g/mol)采用三氯甲烷作為溶劑，常溫下磁力攪拌4h，得到質(zhì)量分數(shù)為8％的PLA溶液；海藻酸鈉(SA,Mw＝2×105g/mol)采用去離子水作為作為溶劑，常溫下磁力攪拌12h，得到質(zhì)量分數(shù)為2％的海藻酸鈉溶液；將兩種溶液混合，采用司盤80作為乳化劑，7000r/min高速乳化10分鐘后，得到均勻的乳液。將配好的乳液作為皮層組分，將小分子藥物溶液作為芯層組分，采用同軸靜電紡絲加工成型，采用CaCl2溶液作為凝固浴，并輔以磁力攪拌作為動態(tài)接收裝置，接收裝置與針頭之間的距離約5cm，在12kV電壓下紡絲成型。把成型后復(fù)合支架材料通過冷凍干燥進行后處理，得到含多級孔結(jié)構(gòu)的PLA/海藻酸鹽/小分子藥物復(fù)合立體支架材料。本實施例得到的含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料中纖維直徑在100-700nm之間，纖維之間孔徑(一級孔)大小在1～2.5μm之間，纖維表面微孔(二級孔)大小在60～400nm之間，纖維芯層孔洞(三級孔)大小在45～350nm之間，能夠在形貌與尺寸上很好地模擬天然的細胞外基質(zhì)，而且具有良好生物相容性并且對細胞沒有毒性，在與細胞相互接觸的過程當(dāng)中能夠促進細胞粘附、增殖、遷移和分化，適用于組織工程修復(fù)創(chuàng)傷。實施例2本實施例的一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，由由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過層狀互穿結(jié)構(gòu)復(fù)合而成，其中纖維集合體的纖維直徑為300-1000nm之間，纖維之間孔徑(一級孔)大小在1.5～3μm之間，纖維表面微孔(二級孔)大小在180～700nm之間，纖維芯層孔洞(三級孔)大小在140～550nm之間。本實施例所得復(fù)合立體支架材料的層狀互穿結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其三級孔結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。本實施例的含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料通過如下方法制備：聚己內(nèi)酯(PCL，Mw＝6×104g/mol)采用三氯甲烷作為溶劑，常溫下磁力攪拌6h，得到質(zhì)量分數(shù)為12％的PCL溶液；明膠(Mw＝6×105g/mol)采用去離子水作為作為溶劑，常溫下磁力攪拌12h，得到質(zhì)量分數(shù)為5％的明膠溶液；將配好的PCL溶液作為皮層組分，將明膠溶液作為芯層組分，采用同軸靜電紡絲加工成型，采用京尼平溶液作為凝固浴，并輔以磁力攪拌作為動態(tài)接收裝置，接收裝置與針頭之間的距離約7cm，在14kV電壓下紡絲成型。把成型后復(fù)合支架材料通過冷凍干燥進行后處理，得到含多級孔結(jié)構(gòu)的PCL/明膠復(fù)合立體支架材料。本實施例得到的含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料中纖維直徑在300-1000nm之間，纖維之間孔徑(一級孔)大小在1.5～3μm之間，纖維表面微孔(二級孔)大小在180～700nm之間，纖維芯層孔洞(三級孔)大小在140～550nm之間，能夠在形貌與尺寸上很好地模擬天然的細胞外基質(zhì)，而且具有良好生物相容性并且對細胞沒有毒性，在與細胞相互接觸的過程當(dāng)中能夠促進細胞粘附、增殖、遷移和分化，適用于組織工程修復(fù)創(chuàng)傷。實施例3本實施例的一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，由由具有皮芯結(jié)構(gòu)的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，其特征在于：所述復(fù)合立體支架材料由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)或?qū)訝罨ゴ┙Y(jié)構(gòu)復(fù)合而成，所述纖維集合體的纖維直徑為20～2000nm，所述復(fù)合立體支架具有三級孔結(jié)構(gòu)，其中纖維集合體的纖維之間孔徑大小在0.5～5μm之間，纖維表面微孔大小在10～1000nm之間，纖維芯層孔洞大小在5～800nm之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種含多級孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合立體支架材料，其特征在于：所述復(fù)合立體支架材料由具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維集合體通過網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)或?qū)訝罨ゴ┙Y(jié)構(gòu)復(fù)合而成，所述纖維集合體的纖維直徑為20～2000nm，所述復(fù)合立體支架具有三級孔結(jié)構(gòu)，其中纖維集合體的纖維之間孔徑大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴玉蓉，鄧玲利，鄒飛，許偉鴻，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：新型
國別省市：廣東,44