一种负压法制备组织工程用柱状和管状多孔支架的方法 【技术领域】
本发明属于生物医学工程领域，涉及一种新型的制备组织工程用柱状和管状多孔支架的方法和装置。
背景技术
对直径不超过6mm患病血管的主要医疗方法有用自体血管做迂回旁路，代替病变血管，但许多病人体内没有适当的和足够的血管做迂回旁路，于是产生了用合成材料制备血管支架的想法。目前最佳的组织工程用管状多孔支架构建模式尚未确立，传统的方法是将材料先纺织成薄膜状，然后按照需要，裁剪成合适尺寸的片状。在植入体内时，用缝合线将片状膜缝合成管状，但这种方法多用于非降解性聚合材料。由于组织工程的发展，非降解性聚合材料有逐渐被降解性聚合材料代替的趋势，故这种制备组织工程用管状多孔支架的方法是否适合新型的生物可降解性聚合材料还有待于进一步检验。如何将降解性聚合材料直接制备成管状，然后植入体内进行细胞粘附，文章报道较少。目前流行的方法多为先制备多孔膜，然后通过热压或溶剂粘合的方法，将多孔片状膜粘合成合适尺寸的管状物，植入体内然后进行细胞粘附。但这种方法由于使用热压和溶剂，会对孔的形状、大小和孔隙率产生较大影响，不利于后续细胞的粘附、培养和生长，而且制得地管状支架在接缝处容易开裂。至于如何将降解性聚合物材料直接制备成管状支架，然后再植入体内进行细胞粘附，目前还没有文献报道。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种直接制备组织用柱状和管状多孔支架的方法。负压法制备多孔支架的方法是一种使聚合物溶液在压力差的作用下，流经充满成孔剂的模具，然后将充满聚合物和成孔剂的模具在空气中放置至溶剂完全挥发，再将成孔剂溶解去除，然后进行脱模处理，于是可以得到所需形状的多孔支架。本发明中的方法可以直接制备柱状或管状支架，设备简单易得，操作控制容易实施，可用于多种聚合物溶液，可通过调节成型模具的长度和直径来控制多孔支架的长度和直径。本发明得到的支架具有均一性好、孔隙率高、孔径可调范围广、生物相容性好等特点，是一种理想的制备组织工程用管状多孔支架的新方法。
负压法所用设备(如图1所示)主要由四部分构成：成型模具1、布氏漏斗2、橡胶塞3、抽滤瓶4。
1)成型模具
成型模具用来确定多孔支架的形状，其长度和直径可调。用来制备成型模具的高分子材料是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)透明薄片。首先将PET薄片裁剪成合适尺寸的条状，然后粘合成管状物。若制备柱状支架，模具由单管组成；若制备管状支架，模具由内外两个同心管构成。
2)布氏漏斗
布氏漏斗的直径可根据模具直径的大小进行调节，可选择直径为1.5、2、4、6、8、10、12cm等多种规格。
3)橡胶塞
橡胶塞的尺寸根据抽滤瓶口径的大小来选择，钻孔尺寸根据布氏漏斗的尺寸来确定。
4)抽滤瓶
抽滤瓶的大小可根据布氏漏斗直径大小进行调节，选择体积100、250、500ml等多种规格。
制备过程：
(1).溶液制备：将所需聚合物材料溶解在易挥发的良溶剂中，配制成质量浓度在3％～8％的溶液，所用聚合物可以是聚氧乙烯、尼龙、聚羟基己酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺和聚乙烯醇等高分子及其共聚物和混合物；
(2).模具制备：根据需要将PET片裁剪成合适的尺寸，然后粘合成所需尺寸的管状物。若做柱状支架，管的内径为支架的直径；若做管状物支架，内外管的半径分别为管状多孔支架的内径和外径，内外径的差为所需管状支架的壁厚。
(3).设备安装：在布氏漏斗底部衬一层尺寸适中的滤纸6，然后将(2)中制备的管固定在布氏漏斗内，用密封胶带密封。然后将布氏漏斗用橡皮塞固定在抽滤瓶上。
(4).用合适粒径的成孔剂5填充管状物，充满2/3左右的体积(见图2制备柱状物)；或用成孔剂填充内外管的空隙，充满2/3左右的体积(制备见图3管状物)。成孔剂粒径范围在50～400um。然后从模具开口处注入(1)中配制的溶液，抽真空，直至有液体开始从布氏漏斗中滴到抽滤瓶中。
(5).停止抽真空，将模具连同布氏漏斗放置空气中直至溶剂完全挥发，将模具从布氏漏斗上取出，用去离子水浸泡，每8小时换一次水，直至成孔剂完全除去。
(6).脱模，室温下将模具放入真空烘箱中烘干，然后将聚合物多孔支架从模具上脱除，于是得到多孔支架。
【附图说明】
图1为负压法制造组织工程用柱状和管状多孔支架整体装置示意图。
图2为负压法制造柱状多孔支架示意图。
图3为负压法制造管状多孔支架示意图。
具体实施方案
实施例一：长为3cm、直径为1cm PHBV(聚羟基烷酸酯)柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为5％PHBV的氯仿溶液，密封放置待用：
2.模具制备：将PET片裁剪成5cm×4cm的长条状，然后粘合成长为5cm、直径为1cm管状物。
3.设备安装：在直径为2cm的布氏漏斗底部衬一层尺寸适中的滤纸，然后2中制备的管固定在布氏漏斗内，用胶带密封。然后将布氏漏斗用橡胶塞固定在容积为100ml的抽滤瓶上；抽滤瓶连接真空泵。
4.将粒径为100～150um的NaCl颗粒充满管的2/3体积，然后从模具管的开口处连续缓慢地注入1中配制的聚合物溶液，抽真空，直至有聚合物溶液开始从布氏漏斗中滴到抽滤瓶中。
5.停止抽真空，将模具连同布氏漏斗放置空气中直至溶剂完全挥发，将模具从布氏漏斗上取出，用去离子水浸泡，每8小时换一次水，直至食盐完全除去。
6.脱模，室温下将模具放入真空烘箱中烘干，然后将聚合物支架从模具上脱除，于是得到柱状多孔支架。
实施例二：长为5cm、直径为2cm PHBH柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为6％PHBH的氯仿溶液，密封放置待用；
2.模具制备：将PET片裁剪成7cm×7cm的长条状，然后粘合成长为7cm、直径为2cm管状物；
3.同实施例一中的3；
4.同实施例一中的4；
5.同实施例一中的5；
6.同实施例一中的6；
实施例三：长7cm、直径为3cm PHBV/PHBH柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为4％PHBV/PHBH(二者质量比为1∶1)的氯仿溶液，密封放置待用；
2.模具制备：将PET片裁剪成10cm×10cm的长条状，然后粘合成长7cm、直径为3cm的管状物；
3.同实施例一中的3，只是将布氏漏斗换为4cm，将抽滤瓶换为250ml；
4.同实施例一中的4；
5.停止抽真空，将模具连同布氏漏斗放置空气中直至溶剂挥发完全。保留原装置不变，从模具开口处注入去离子水，抽真空，直至NaCl颗粒完全去除。
6.同实施例一中的6；
实施例四：长为8cm、直径为4cm PHBV/PU(聚氨酯)柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为6％PHBV的氯仿溶液，质量浓度为6％PU的四氢呋喃溶液，按照体积比为4∶1将两种溶液混合均匀，密封放置待用；
2.模具的制备：将PET片裁剪成12cm×13cm的长条状，然后粘合成长为12cm、直径为4cm管状物。
3.同实施例三中的3；
4.同实施例一中的4；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例五：长为8cm、直径为5cm PHBH/PU柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为6％PHBH的氯仿溶液，质量浓度为6％PU的四氢呋喃溶液，按照体积比为4∶1将两种溶液混合均匀，密封放置待用；
2.模具制备：将PET片裁剪成12cm×16cm的长条状，然后用粘合成长8cm、直径为5cm的管状物。
3.同实施例一中的3，只是将布氏漏斗换为6cm，将抽滤瓶换为500ml；
4.同实施例三中的4，只是将NaCl的粒径换为100～150um；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例六：长9cm、直径为6cm PU柱状多孔支架的制备
1.溶液配制：配制质量浓度为5％PU的丁酮溶液，密封放置待用；
2.模具制备：将PET片裁剪成13cm×20cm的长条状，然后粘合成长9cm、直径为6cm的管状物；
3.同实施例五中的3；
4.同实施例五中的4；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例七：长为3cm、外径为1cm、壁厚为0.2mm PHBV管状多孔支架的制备
1.同实施例一中的1；
2.模具的制备：将PET片裁剪成5cm×4cm的长条状，然后粘合成长为5cm、直径为1cm管状物，该管作为外管；将PET片另裁剪成5cm×3cm的长条状，然后粘合成长为5cm、直径为0.8mm的管状物，该管作为内管；
3.同实施例一中的3；
4.将合适粒径为100～150um的NaCl颗粒充满管的2/3体积，然后将1中配制的聚合物溶液缓缓连续注入内外管的夹缝内，抽真空，直至有聚合物溶液开始从布氏漏斗中滴到抽滤瓶中；
5.同实施例一中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例八：长为5cm、直径为2cm、壁厚为0.3mm PHBV管状多孔支架的制备
1.同实施例二中的1；
2.模具制备：将PET片裁剪成7cm×7cm的长条状，然后粘合成长为7cm、直径为2cm管状物，该管作为外管；另将PET片裁剪成7cm×5.5cm的长条状，然后粘合成长为7cm、直径为1.7mm的管状物，该管作为内管。
3.同实施例一中的3；
4.同实施例七中的4；
5.同实施例一中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例九：长7cm、直径为3cm、壁厚为0.4mm PHBV/PHBH管状多孔支架的制备
1.同实施例三中的1；；
2.模具制备：将PET片裁剪成10cm×10cm的长条状，然后粘合成长为10cm、直径为3cm管状物，该管作为外管；另将PET片裁剪成10cm×8.5cm的长条状，然后粘合成长为10cm、直径为2.6cm的管状物，该管作为内管。
3.同实施例三中的3；
4.同实施例七中的4；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例十：长为8cm、直径为4cm、壁厚为0.4mm PHBV/PU管状多孔支架的制备
1.同实施例四中的1；
2.模具制备：将PET片裁剪成12cm×13cm的长条状，然后粘合成长为12cm、直径为4cm管状物，该管做外管；另将PET片裁剪成12cm×11.5cm的长条状，然后粘合成长为12cm、直径为3.6cm的管状物，该管作为内管。
3.同实施例三中的3；
4.同实施例七中的4；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例十一：长8cm、直径为5cm、壁厚为0.4mmPHBH/PU管状多孔支架的制备
1.同实施例五中的1；
2.模具制备：将PET片裁剪成12cm×16cm的长条状，然后用粘合成长8cm、直径为5cm的管状物，该管作为外管；另将PET片裁剪成12cm×14.5cm的长条状，然后粘合成长为12cm、直径为4.6cm的管状物，该管作为内管。
3.同实施例五中的3；
4.同实施例七中的4，只是将NaCl的粒径换为150～200um；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。
实施例十二：长9cm、直径为6cm、壁厚为0.5mmPU管状多孔支架的制备
1.同实施例六中的1；
2.模具制备：将PET片裁剪成13cm×20cm的长条状，然后粘合成长9cm、直径为6cm的管状物，该管作为外管；另将PET片裁剪成13cm×17.5cm的长条状，然后粘合成长为13cm、直径为5.5cm的管状物，该管作为内管。
3.同实施例六中的3；
4.同实施例七中的4；
5.同实施例三中的5；
6.同实施例一中的6。