PLGA多孔烧结组织工程支架的制备和力学性能研究(3)
纳米纤文及复合纳米纤文以其优异的特性, 在传统产业和高科技领域, 特别是在生物医用材料领域, 已有了很好的应用和潜在的前景, 静电纺丝作为一种简便高效的可生产纳米纤文的新型加工技术具有的独特优势, 将在生物医用材料领域大有作为。静电纺丝法制备组织工程支架是在电场力作用下,处于纺丝喷头的聚合物溶液或熔体, 克服自身的表面张力而形成带电喷射流, 在喷射过程中喷射流出现应力松弛, 导致纤文分化。经溶剂挥发、纤文固化, 最终在收集装置上形成膜状( 管状) 呈无纺状排列或平行排列的纤文支架。静电纺丝法制备PLGA组织工程支架具有比表面积大、孔隙率高等优点, 更有利于细胞的生长。Blackwood等[9]制备了静电纺PLGA支架,研究了其形貌结构和孔隙率,其平均直径4.5μm左右, 孔径5~ 10μm, 孔隙率90%以上,并在支架上培养人体角化细胞和上皮细胞, 该支架为细胞生长提供了足够的结构空间, 有利于支架与环境之间的营养交换及细胞的传输、繁殖和新陈代谢, 是一种良好的组织工程支架材料; Hui Pan等[10]制备了静电纺葡聚糖/ 聚乳酸- 羟基乙酸( Dextran/ PLGA) 支架, 并对其在小鼠体内进行降解,3d后, 支架几乎减少到原来的一半,3周后,支架的3/4被吸收,周围组织得到完全修复。JoelStitzel等[11]制备了静电纺PLGA 共混支架, 并在其上培养牛内皮细胞和平滑肌细胞, MTT法测试表明该支架具有良好的生物相容性; Susan Liao等[12]对静电纺PLGA 支架进行矿化处理, 经处理后的支架在结构和化学组成上与细胞外基质十分相似, 使其有望成为仿生骨组织工程材料的更好选择。
1.2 PLGA组织工程支架性能
作为理想的组织工程支架材料, 须具有良好的生物相容性、与健康的宿主组织相近的力学性能, 且植入体内一段时间后须降解掉, 降解产物对组织无毒、无刺激。因此须对PLGA 组织工程支架的生物相容性、力学性能和降解性能作深入研究。
1.2.1 力学性能
赵莉等[13]制备了PLGA ( 80/ 20) 、PLGA ( 70/30) 、PLGA( 50/ 50) 3 种支架, 并对其力学性能进行了考察。结果表明: PLGA 支架的拉伸强度随着LA 比例的增加而增加, 即70：30的PLGA 支架拉伸强度最大, 80：20 的次之, 50：50的PLGA支架拉伸强度最低;Lavik等[14]制备了PLLA 与PLGA的共混支架, 结果发现, 随PLGA 中LA含量的增加,支架的初始模量减小,柔软性增加, 当PLLA：PLGA 为50：50 时, 共混支架的弹性模量最低,只有纯PLLA 支架的50%; Kyu Chul Shin等[15]制备了PLLA/ PLGA 支架, 发现PLLA 的加入可提高聚合物溶液的黏度, 增强支架的力学性能。
1.2.2 降解性能
PLGA的降解过程是酯键发生水解,大分子链逐渐断裂成低分子聚合物, 最终经GA、LA 生成CO2 和H2O等产物,对人体组织无毒、无刺激。Linbo Wu 等[16]将3种成分不同的PLGA支架(100/0、85/ 15、75/25)分别放入PBS( pH = 7. 4, 温度37℃) 溶液中进行体外降解。26周后,PLGA( 100/ 0, 即PLA) 仍然保持它的力学性能,而PLGA( 85/ 15)和PLGA( 75/25) 在开始降解时可以保持它们的力学性能，但降解到一定程度时就变得易碎, 而丧失力学性能; 于家傲[17]等将HA/ PLGA 复合材料在兔子体内进行降解试验, 结果表明HA / PLGA复合材料的分子量在2~ 8周下降最快, 8~ 16 周下降平缓; 蔡晴等[18]研究了PLGA( 70/ 30) 和PLGA( 50/ 50) 的降解行为, 发现随着GA 组分含量增加,共聚物降解速率增大。由上述结果可知, 可改变LA和GA 的质量比, 调节PLGA 的降解速率以适合不同的用途。
1.2.3 生物相容性
Lavik等[14]在PLGA 支架上进行视网膜祖细胞培养,1d后细胞遍及整个支架,3d后充满支架,表明该支架有良好的生物相容性; Xiaokun Li等[19]将小鼠坐骨神经细胞在PLGA/ gelat in支架进行培养,细胞能很好的黏附在支架上; Xixue Hu等[20]在改性后的PLGA( 70/ 30) 支架上进行小鼠血管平滑肌细胞培养, 并分别在2、4、7d 后对已培养的细胞进行MTT检验, 结果表明支架上的细胞有较强的生存能力和较快的繁殖速度。
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