可降解聚酯組織工程多孔支架的成型、表征及初步應(yīng)用.pdf

1、組織工程是應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理開發(fā)生物替代物以重建、修復(fù)或提高組織功能的一門交叉學(xué)科。組織工程的出現(xiàn)將使人們從傳統(tǒng)的器官移植和植入這種以傷補(bǔ)傷的方法進(jìn)入到器官制造的新時(shí)代。可生物降解的三維多孔支架的制備技術(shù)是組織工程領(lǐng)域的關(guān)鍵課題之一，支架需要具有高度孔隙率和相連通的孔結(jié)構(gòu)以滿足細(xì)胞黏附和生長、細(xì)胞外基質(zhì)分泌和組織再生的需要。由于再生的組織形狀受支架影響，因此多孔支架需要具有與所修復(fù)組織相似的幾何外形。多孔支架的降解行為對(duì)細(xì)胞活性

2、、細(xì)胞生長甚至母體響應(yīng)均有影響。支架的其他性質(zhì)，如力學(xué)性質(zhì)、表面性質(zhì)等都會(huì)影響支架本身的功能。因此，組織工程多孔支架是組織工程領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向，引起了許多研究者的注意。 如何得到大規(guī)模、可重復(fù)生產(chǎn)的可降解多孔支架是當(dāng)前組織工程支架技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一，探討相關(guān)的復(fù)雜流體的高分子物理問題是其重要的基礎(chǔ)理論課題之一。本博士論文在這兩方面進(jìn)行了嘗試。 在本博士論文中，通過開環(huán)聚合得到了可生物降解的聚酯(聚乳酸、聚乳

3、酸一聚羥基乙酸)，以聚酯/溶劑/粒子為原料通過常溫模壓/粒子溶出法和常溫注塑/粒子溶出法制得了具有復(fù)雜外形的多孔支架；第一次對(duì)可生物降解聚酯/有機(jī)溶劑/無機(jī)鹽粒子懸浮體系的流變行為進(jìn)行了研究；探討了多孔支架的性質(zhì)，如孔隙率、孔結(jié)構(gòu)、加工過程中的收縮行為和降解行為等；并通過合作研究進(jìn)行了血管外套管和食管支架的初步的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。 本博士論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性貢獻(xiàn)可以分為以下幾個(gè)方面： 1．作為組織工程支架加工體系的復(fù)雜懸浮體的流變

4、學(xué)研究?？缮锝到饩埘?可揮發(fā)性有機(jī)溶劑/無機(jī)鹽粒子組成的懸浮體系是組織工程多孔支架加工領(lǐng)域中一個(gè)重要的體系。本文第一次對(duì)這一復(fù)雜體系的流變行為進(jìn)行了研究。通過試驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)采用硅油涂覆的同軸圓桶夾具是測量其流變行為的合適方法。懸浮體系在低剪切頻率時(shí)是牛頓流體，高剪切頻率時(shí)滿足 power-law關(guān)系，可以用Bird-Carreau模型擬合。懸浮體系的粘度隨著粒子體積分率的增加而增大，增大的幅度比Einstein公式預(yù)測的大得多，暗示著

5、粒子間相互作用或粒子結(jié)構(gòu)的存在。穩(wěn)態(tài)剪切初始階段和動(dòng)態(tài)剪切頻率改變后的松弛實(shí)驗(yàn)顯示出懸浮體系和溶液體系的不同，這些瞬態(tài)現(xiàn)象進(jìn)一步確定了懸浮體系流變形態(tài)改變時(shí)粒子發(fā)生了重組。 2．可降解聚酯組織工程多孔支架的常溫模壓制備方法。采用常溫模壓/粒子溶出(RTCM/PL)的方法制備了具有解剖外形(外耳、關(guān)節(jié)、管狀、柱狀)的聚酯三維多孔支架。支架具有連通的孔結(jié)構(gòu)，孔隙率達(dá)到90％以上。常溫模壓在溶劑輔助下得以進(jìn)行，對(duì)因此而帶來的支架收縮問

6、題進(jìn)行了重點(diǎn)的研究，并得到了支架孔隙率和收縮率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。由于可以避免高溫加工所帶來的聚合物降解問題、避免高壓設(shè)備的使用以及方便的制備具有復(fù)雜外形的支架，這一方法在組織工程多孔支架的加工領(lǐng)域有著良好的前景。 3．可降解聚酯組織工程多孔支架的常溫注塑成型制備方法。采用常溫注塑/粒子溶出(RTIM/PL)的方法以聚酯/溶劑/粒子體系制備了組織工程三維多孔支架。體系的粘度和流動(dòng)性能可以通過改變?nèi)軇┑暮縼碚{(diào)節(jié)，使支架可以在常溫下制

7、備，避免了高溫時(shí)聚合物的降解。用PLGA制備了管狀和外耳狀支架，支架具有連通的孔結(jié)構(gòu)，孔隙率可以達(dá)到94％。 4．可降解聚酯材料以及相關(guān)組織工程多孔支架的表征研究。以辛酸亞錫為催化劑通過開環(huán)聚合合成了可生物降解聚酯，聚乳酸(PLA)和聚乳酸．聚羥基乙酸(PLGA)，采用GPC-特性粘度法測量了PLA和PLGA在25℃四氫呋喃溶液中的 Mark-Houwink方程參數(shù)?？疾炝司埘ザ嗫字Ъ懿煌瑴囟认碌慕到庑袨椋岢隽艘环N降解速率的快

8、速外推方法。測量了PBS緩沖液中、不同溫度下聚酯多孔支架降解中特性粘數(shù)、重量損失和模量隨時(shí)間的變化。通過測量多孔支架降解半衰期隨溫度的變化，驗(yàn)證了分子量的變化滿足 Arrhenius方程，計(jì)算得到了降解的活化能，表明聚乳酸類材料的降解可以采用升溫外推的方法來縮短降解實(shí)驗(yàn)時(shí)間。 5．有關(guān)自體靜脈移植血管外套管和組織工程食管的探討。熔融成型得到的PLGA外套管被用于自體靜脈移植物的保護(hù)。研究了加工溫度對(duì)PLGA外套管的影響。研究了P