【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及組織再生領域，具體涉及一種用于組織再生的多孔支架的制備方法。
技術介紹
1、隨著組織工程學的出現，人們致力于開發各種三維(3d)多孔支架或細胞外基質(ecm)類似物，其可應用于各類醫學領域以修復受損的身體組織。例如，在過去的十多年中，膠原多孔支架已經被成功應用于皮膚軟組織缺損的修復。這些具有相互連接微孔結構的支架被認為在組織再生中有效，因為其能為新組織的向內生長(ingrowth)提供臨時的3d支持，同時刺激廣泛的再生活動。犧牲模板法、靜電紡絲和3d打印等技術已被用于制造各種3d多孔支架。其中，冷凍鑄造法，也稱為冰模板法，越來越受到人們的關注，因其可以保持組分活性的溫和加工條件、廣泛的材料(包含聚合物、陶瓷和金屬)適用性、可控的多孔結構、以及環境友好性。然而，由于熱傳導等物理限制，傳統的冷凍鑄造法常常難以確保均勻的冷凍條件貫穿一個較大尺寸(超過厘米尺度)的冷凍樣品，導致所得多孔支架的結構不均勻，具體表現為具有隨機取向的短程有序多疇孔結構。也就是說，現有的冷凍鑄造方法的可擴展性較差，無法制備具有均勻的各向同性多孔結構的大尺度支架，即現有方法制備的支架難以在較大的組織缺損修復中應用。
技術實現思路
1、第一方面，本專利技術提供了一種多孔支架的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2、s101對預冷的第一混合物進行動態冷凍，所述動態冷凍的方式包括向所述第一混合物中邊加入液氮邊進行攪拌，得到第二混合物，所述第二混合物處于半固態冰漿狀態，其中所述液氮的體積是所述第一
3、s102將所述第二混合物加入到模具中并放置至所述第二混合物完全凝固，得到第三混合物；
4、s103對所述第三混合物進行冷凍干燥，得到所述多孔支架；
5、其中，所述第一混合物包括生物活性材料的水性溶液或懸液，所述液氮的加入速率包括0.5–10ml/min，所述第一攪拌速率包括200–300rpm，所述t1時間包括2–5min，所述第一體積包括所述液氮的體積的30％–45％；所述第二攪拌速率包括400–600rpm，所述t2時間包括5–8min，所述第二體積包括所述液氮的體積的55％–70％。
6、本專利技術提供的多孔支架的制備方法不受尺寸和形狀的限制，制備得到的多孔支架具有均勻的各向同性的多孔結構，且多孔支架的孔隙率和孔徑可控。
7、本專利技術對液態物料(也可以理解為“第一混合物”)進行動態冷凍，即對液態物料施加持續攪拌的同時向其中相對緩慢地加入合適比例的液氮，實現了液態物料向半固態冰漿的轉變。一方面，在持續攪拌所產生的剪切作用存在的條件下，液氮與液態物料之間較大的溫差，使得液態物料中形成細小的固相冰晶。如果液氮的比例過高，則會使得液態物料直接凍結成固態的冰，而無法形成半固態冰漿；如果液氮的比例過低，則液態物料中固相冰晶比例過少，其更接近液態，即使對其進行后續的凝固和冷凍干燥，也無法形成均勻的多孔結構。另一方面，隨著液氮的相對緩慢的加入(即液氮的加入速率主要受第一混合物的實際體積影響，當第一混合物的實際體積較高時，液氮的加入速率也會相應地變高，但其相對于較高體積的第一混合物而言是“緩慢加入”)，一定程度上保證了液態物料中細小冰晶的均勻形成。如果液氮的加入速率過快，則會出現與液氮直接接觸的部分液態物料迅速凍結并生成體積較大的冰塊、而另一部分液態物料因無法接觸到液氮而處于液態的情況，干擾了半固態冰漿中冰晶的均勻性。此外，在動態冷凍過程中，由于持續攪拌和液氮的持續加入，向液態物料中引入了氣體(例如空氣和氮氣)，進而使得液態物料(以及半固態冰漿)存在一定體積且均勻分布的氣泡，一定程度上保證了多孔支架的孔隙率。本專利技術的持續攪拌不僅有助于整個體系的均勻化，而且還可以防止大冰晶的形成，也就是說，即使體系中的部分區域形成了大冰晶，本專利技術的持續攪拌也能夠將大冰晶破碎成細小冰晶，進而保證了形成的半固態冰漿中均勻分布的細小冰晶。具體地，本專利技術初始以較低的第一攪拌速率對液態物料進行t1時間的攪拌，使得液態物料的溫度能夠以合適的速度逐漸接近液氮的溫度，并在液氮的作用下形成冰晶；而更高的第二攪拌速率可以更好地攪拌因固相冰晶的增加生成而粘度更高的液態物料(或液體物料向半固態冰漿轉變的過渡態)。此外，第二攪拌速率可以進一步保證體系的均勻化和熱量的均勻分散，進而保證冰晶的均勻生成和分散。接著，將第二攪拌速率保持t2時間，可以保證將液態物料整體控制并保持在半固態冰漿狀態且進一步引入氣泡，使得生成的半固態冰漿形成一種近球形冰晶(固態)和氣泡均勻分散在液相基質中的三相共存結構，這為接下來的均勻多孔結構的形成提供了基礎。
8、在一些實施例中，所述預冷的溫度包括2–4℃。上述預冷的溫度既保證了第一混合物在接觸液氮前處于液態，又保證了第一混合物與其冰點(凝固點)之間具有的合適溫差，避免了加入液氮急冷時已凝固部分與未凝固部分之間較大的溫差，破壞所得半固態冰漿的結構均勻性。
9、在一些實施例中，所述動態冷凍在能夠一定程度上避免液氮揮發和所述第二混合物融化的溫度條件下進行即可，例如室溫條件(例如15–25℃)下。
10、在一些實施例中，所述動態冷凍可以在空氣或惰性氣氛下進行。
11、在一些實施例中，所述第二混合物被放置至-30℃–-10℃。在-30℃–-10℃的溫度下，半固態冰漿中預先存在的均勻分布的細小冰晶長大至相互匯合，在完全固化后形成具有等軸冰晶結構的凝固組織(即第三混合物)。同時，在凝固過程中半固態冰漿對應的原料組分(例如聚合物分子等)被冰晶排斥并壓縮聚集于冰晶的間隙。出乎意料的是，本專利技術發現，本專利技術對液態物料進行動態冷凍，可以將冰晶的“成核”和“長大”過程分離，也就是說，本專利技術提供的方法可以一定程度上將冰晶的“成核”控制在半固態冰漿的制備過程中，而將冰晶的“長大”控制在半固態冰漿的凝固過程中，進而形成具有等軸冰晶結構的凝固組織。而傳統的冷凍鑄造工藝冰晶的“成核”和“長大”過程是連續發生且難以控制，其最后得到的凝固組織中大部分為柱狀冰晶，對其進行冷凍干燥，其只能在較小規模下形成不均勻的、各向異性的多孔結構。綜上所述，本專利技術能夠實現凝固組織結構由柱狀冰晶向等軸冰晶的轉變，不受半固態冰漿的尺寸和形狀的影響，因為避免了現有技術中常規冷凍鑄造工藝生成的支架無法在規?；a中控制多孔結構的問題。
12、在一些實施例中，所述冷凍干燥的示例性方法包括將樣品倉溫度設置為-10℃–20℃，將冷阱溫度設置為-80℃–-60℃。
13、在一些實施例中，所述冷凍干燥的時間包括48–96小時。
14、隨著第三混合物的冷凍干燥，第三混合物中均勻分布的等軸冰晶升華，進而形成均勻的多孔支架結構。
15、在一些實施例中，所述攪拌還包括第三攪拌階段，所述第三攪拌階段本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多孔支架的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預冷的溫度包括2–4℃。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二混合物被放置至-30℃–-10℃。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料包括生物相容性高分子材料或生物活性陶瓷材料，所述生物相容性高分子材料包括聚氨酯、透明質酸、海藻酸、明膠、膠原、彈性蛋白、纖連蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸、丙交酯乙交酯共聚物、糖胺聚糖、蛋白聚糖、軟骨素、纖維素、瓊脂糖、羧甲基纖維素、甲殼素或殼聚糖；所述生物活性陶瓷材料包括磷酸三鈣、羥基磷灰石或磷酸四鈣。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合物包括水性聚氨酯乳液、透明質酸溶液、海藻酸鹽溶液或羥基磷灰石懸液。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述攪拌還包括第三攪拌階段，所述第三攪拌階段包括向所述第一混合物加入額外的第三體積的所述液氮并以第三攪拌速率攪拌t3時間，所述第三攪拌速率包括900–1200rpm，所述t3時間包括5–8min，所述第三體積
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物相容性高分子材料為基于聚乙二醇的水性聚氨酯，所述基于聚乙二醇的水性聚氨酯中聚乙二醇占聚氨酯軟段含量的百分比包括15–30mol％。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于聚乙二醇的水性聚氨酯的固含量包括10–40wt％。
9.一種用于組織再生的多孔補片，其特征在于，所述補片包括：
10.如權利要求9所述的補片，其特征在于，所述頂面屏障層通過向所述多孔支架層涂覆聚合物乳液后干燥制備得到，所述聚合物乳液的固含量包括50–70wt％，所述聚合物包括基于聚己內酯的水性聚氨酯、聚己內酯和丙交酯乙交酯共聚物中的一種或多種。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔支架的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預冷的溫度包括2–4℃。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二混合物被放置至-30℃–-10℃。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料包括生物相容性高分子材料或生物活性陶瓷材料，所述生物相容性高分子材料包括聚氨酯、透明質酸、海藻酸、明膠、膠原、彈性蛋白、纖連蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸、丙交酯乙交酯共聚物、糖胺聚糖、蛋白聚糖、軟骨素、纖維素、瓊脂糖、羧甲基纖維素、甲殼素或殼聚糖；所述生物活性陶瓷材料包括磷酸三鈣、羥基磷灰石或磷酸四鈣。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合物包括水性聚氨酯乳液、透明質酸溶液、海藻酸鹽溶液或羥基磷灰石懸液。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述攪拌還包括第三攪拌階段，所述第三攪拌階段包括向所述第一混...
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