PLGA多孔烧结组织工程支架的制备和力学性能研究(4)
1.3 PLGA与组织工程材料
骨缺损的修复一直是口腔颌面外科、骨科界的棘手问题, 目前常用的修复方法均存在一定的缺点, 难以满足临床需要。组织工程骨再造被认为是最有前景的骨缺损治疗修复方法。
PLGA 具有良好的生物相容性、生物降解性, 是目前组织工程研究中使用较多的支架材料, 但存在亲水性较差、细胞粘附力弱等问题, 最终限制了其应用。为了改善这些问题, 可以考虑将PLGA 与其它材料进行共聚或复合。聚乙二醇( PEG) 的生物相容性和亲水性好, 将PLGA 与PEG 通过开环聚合制备的共聚物, 可改善其亲水性。Yu Tang 等制备了PEG- PLGA- PEG 组织工程支架, 这种支架对细胞更具亲和性且可实现蛋白质长期释放;羟基磷灰石(HA)具有良好的生物相容性,对人体安全、无毒,又能够在植入人体后同骨直接形成很强的化学键结合, 是优异的硬组织替代材料。PLGA 与HA复合材料可以改善单纯HA 作为人体承力构件所存在的机械强度低、弹性模量高、脆性大等缺点,Marra将PLGA( 65/ 35) 与10 %HA 进行复合制得多孔复合物, 研究发现其力学性能几乎与小梁骨相当, 且这种复合物易于切割、铸模和塑形。
PLGA 作为组织工程支架材料, 近年来取得了飞速的发展, 但最终广泛应用于临床, 仍有许多问题需要解决: 如何提高支架的生物力学性能; 如何最大限度的提高其亲水性和细胞粘附力; 如何更好的控制其降解速率; 如何在机械强度、降解速率和组织的形成三者之间找到一个最佳平衡点。虽然存在各种各样的困难, 但是随着组织工程的不断发展, PLGA及其复合材料作为一种组织工程支架材料一定会取得实用的成果。
1.4 骨软骨
创伤、炎症等原因导致关节软骨损伤或缺损是临床中常见的病例。但是成年关节软骨的修复能力非常差, 若得不到治疗, 损伤常常发展为退行性关节炎甚至导致整个关节功能的丧失。同时关节软骨的损伤往往并发软骨下骨的损伤, 而目前骨- 软骨损伤的治疗存在着一定的困难[20]。运用组织工程原理, 构建骨- 软骨一体化组织工程支架可有效地解决这一问题[ 21-22]。乳酸与羟基乙酸的共聚物( Poly( L, D lactic-co-glycolic acid) , PLGA) 是一种人工合成材料, 具有良好的生物相容性、可降解性和细胞亲和性, 同时降解率可以人为地控制, 是目前软骨组织工程中研究比较深入的材料[23-25], 由其构建的支架植入体内被降解吸收的同时可以诱导软骨组织的生成[22]。CaO- P2O5- SiO2 系统溶胶凝胶生物活性玻璃( Sol- gel bioglass, BG) 具有生物活性高, 与骨和软骨都有良好的键合等优点, 它能够在植入部位迅速发生一系列表面反应, 最终形成与骨和软组织良好结合的碳酸盐羟基磷灰石层。同时,生物活性玻璃还具有显著的细胞、基因激活作用,有研究表明, 它能通过对那些调节诱发细胞周期开始和进程的基因的直接控制, 加强其骨形成和促进作用[26-28]。将微球紧密堆积并粘结起来制备支架材料是组织工程中比较常见的加工方法, 这种支架通常具有较好的孔连通性和较强的力学性能[29]。Borden等利用PLGA微球的相互粘结制备了一种新型的支架材料, 该支架具有可控的孔径和孔隙率, 并且具有较好的骨诱导能力[30]。研究中采用溶剂挥发法制备了PLGA和PLGA/ BG微球, 将这2种微球分别放入模具的上层和下层。通过热成型工艺将其粘结在一起, 制备出两层的支架材料, 其中PLGA层用于修复软骨,PLGA/ BG层用于软骨下骨的修复。
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