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可生物降解醫(yī)用高分子材料

嘉峪檢測網(wǎng)        2023-12-21 08:16

生物醫(yī)用高分子材料是指用于人工器官、組織工程與再生醫(yī)學、體內(nèi)外診斷、藥物制劑及醫(yī)療器械等領域的一類高分子材料。按照材料的性質(zhì),可分為非降解醫(yī)用高分子材料和可生物降解醫(yī)用高分子材料。其中,可生物降解醫(yī)用高分子材料在體內(nèi)環(huán)境中能夠因分子鏈發(fā)生特異性或非特異性斷裂而逐步降解,且降解產(chǎn)物可以被人體吸收或經(jīng)代謝過程排出體外。因此,這類材料在完成自身體內(nèi)使命后能自動消除,不會對人類健康造成二次傷害,近年來已經(jīng)成為一類備受關注的生物醫(yī)用材料。
 
制備方法
如圖為生物降解聚合支架的制備常用方法,主要包括增材制造(材料擠壓,桶光聚合,粘合劑噴射,粉末床熔合),非織造布(靜電紡絲,觸摸紡絲,熔噴,梳理),傳統(tǒng)聚合物加工(擠出,成型,相分離,致孔劑浸出)和刺激響應結(jié)構(gòu)(4D打印和形狀記憶聚合物)。
 
傳統(tǒng)的醫(yī)用可降解天然高分子材料制備方法主要包括天然高分子改造法、化學合成法及微生物發(fā)酵法等。但這些傳統(tǒng)方法均存在弊端,例如產(chǎn)量低,成本高,加工不易成型等問題,因而限制了這些制備方法的推廣和應用。
 
目前所熟知的化學可降解高分子材料可以使用化學法引入酯基、酰氨基或脲基制得。其中包括聚己內(nèi)酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚乳酸(PLA)等。
 
聚己內(nèi)酯(PCL)
 
聚己內(nèi)酯(PCL)因生物相容性好和體內(nèi)可降解等優(yōu)點,成為廣泛使用的組織工程支架材料,在外科醫(yī)療領域可作為低溫骨科夾板、放療板、樹脂繃帶、牙模、完全可降解塑料手術(shù)縫合線、可控釋藥物載體、細胞及組織培養(yǎng)基架等。
 
由靜電紡絲技術(shù)制備的PCL納米纖維支架也備受矚目,通過靜電紡絲技術(shù),以聚己內(nèi)酯為基底材料,對其進行表面摻雜和改性,可以制備出基于聚己內(nèi)酯的復合納米纖維支架。
ε-己內(nèi)酯單體在活潑氫引發(fā)體系、陽離子型催化劑、陰離子型催化劑、配位聚合型催化劑等催化下開環(huán)聚合而成的高分子有機聚合物,通過控制聚合條件,可以獲得不同的分子量。
 
載藥PCL與改性PCL
 
 
載藥PCL:PCL微球,一種可以自由流動的球形顆粒, 粒徑為0.05~2.00 mm,藥物可以包埋于其中;PCL納米微粒具有獨特的藥物釋放特性、溶解性及靶向給藥等性質(zhì),一般用皮下注射;PCL載藥纖維一般是定向持續(xù)釋放藥物,不存在突釋效應, 這是改善非水溶性藥物溶解性最好的方法之一;PCL水凝膠的交聯(lián)網(wǎng)絡具有高親水性和優(yōu)良的生物相容性,其中的多孔結(jié)構(gòu)可以負載藥物,并且在藥物輸送過程中保持藥物持續(xù)釋放,使得局部可長時間保持較高濃度的活性藥物成分,水凝膠一般外用。
 
聚己內(nèi)酯改性PCL在生物醫(yī)藥領域有著較高的潛在應用價值,是一種較理想的藥物載體和形狀記憶材料,但其自身的結(jié)晶度高、力學強度低,限制了其作為可降解塑料的廣泛應用。PCL與天然高分子、合成高分子、無機粒子共混改性提其力學性能,擴大其應用領域很重要。倫敦國王學院干細胞和再生醫(yī)學中心的研究團隊報道了一種新型骨修復繃帶,以生物可降解的聚己內(nèi)酯(PCL)作為繃帶基材,通過調(diào)控Wnt信號通路,實現(xiàn)人骨骼干細胞(hSSCs)長期(>8周)存活能力。他們使用臨床認可的聚己內(nèi)酯(PCL)聚合物薄膜,經(jīng)過氧等離子體處理表面,然后用氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)孵育)。(O2/APTES)為Wnt3a共軛提供了伯胺官能團。重要的是,支架上的伯胺官能團在室溫下可保持8周穩(wěn)定性。純化的Wnt3a蛋白通過戊二醛共價結(jié)合到胺基上。
 
 
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來源:高分子物理學

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