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NEWS柔性半结晶高分子PCL及其共聚物在AG百家乐血管组织工程中的应用
来源:邢绿谦 日期:2025-03-01聚ε-己内酯(poly(ε-caprolactone),PCL)是一种广泛应用的半结晶可生物降解聚合物,常温及体温下呈现橡胶状态。它具有优良的柔韧性、机械性能和易加工性,因而与其他常见的生物降解支架材料如聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)明显不同[1]。
PCL被广泛应用于制造纳米纤维支架,适用于各种组织工程。作为一种热塑性材料,PCL的熔点为60℃,玻璃化温度为-60℃,在37°C下则展现出半结晶的橡胶特性,赋予其出色的柔韧性和弹性。未改性的PCL可以在2-3年内完全降解,适合用作细胞载体,能在心肌中长期整合,并形成较小的瘢痕。同时,PCL展现出低免疫原性及良好的生物相容性,这使得由其制成的支架在促进血管再生方面具备较大潜力。Serrano等人的研究发现,L929小鼠纤维母细胞在PCL膜上的短期培养中表现出良好的粘附性、生长率与存活率,从而确立了PCL作为生物相容性血管移植支架材料的前景[2]。
然而,PCL仍存在一些局限性,其生物降解速率显著低于其他有机聚合物,所需降解时间为2-4年。此外,其低生物活性及疏水性也限制了细胞的粘附与增殖。为了解决这些问题,研究者通常会通过表面改性、微结构设计及共混共聚等手段来提升PCL的亲水性、机械性能、生物性能及降解性能,以促进细胞的生长和血管组织再生。
有效的生物支架能促进细胞组织的再生,并具备适当的机械及生物功能。在微观形貌转化为生物可降解的PCL薄膜的基础上,2008年波士顿大学生物医学工程系的DesaiTA和WongJY制备了一种具有微米级凹槽微结构的层叠PCL支架,并通过表面改性技术将光反应性丙烯酸酯基团附着至PCL支架表面,使聚乙二醇-丙烯酸酯凝胶在其上光聚合,从而形成有序且结构稳定的分层3D复合结构,引导血管平滑肌细胞的定向生长与基质排列。这种精确构造的3D组织模拟物可探讨细胞取向对组织工程血管功能的影响[3]。
通过聚合物支架内仿生的血管通道进行微观结构图案化,有助于引导血管新生,实现大型工程结构的构建。2010年,德国慕尼黑工业大学的SchantzJT等人利用计算机辅助设计(CAD)和熔融沉积建模(FDM)技术,针对细胞支架结构的血管化和灌注不足的问题,制作了引导血管的PCL支架,植入大鼠模型后观察到血管沿着预制通道生长,形成丰富的毛细血管网络,表明该方法具有优越的临床应用潜力[4]。
2020年,郑州大学的LiQ等提出了一种结合环保型超临界CO2微孔发泡与聚合物浸出制备小直径血管组织工程支架的方法。他们通过调整PCL与水溶性聚乙烯氧化物(PEO)的比例,制备出具有良好孔隙结构的多孔血管支架,发现PEO含量的增加能提高孔密度并减小孔径。这一研究为小直径多孔组织工程血管支架的制备提供了新的理论依据和数据支持[5]。
此外,2022年南开大学孔德领等人针对血管移植物的机械强度问题,采用熔融纺丝与热处理技术制备了PCL纤维骨架,诱导宿主细胞和细胞外基质的组装,展示出优异的力学性能和生物相容性,为自动血管替代品的临床应用提供了新的可能性[6]。
研究还表明,PCL基材料能够提供有效的机械支撑,并减少血小板的粘附及血栓的形成。Bao等人设计的三层支架结构模拟了动脉的天然结构,以增强细胞增殖与组织修复,验证了PCL支架在促进内皮化和血管化方面的有效性。
总之,得益于其独特的性能,PCL在血管组织工程领域逐渐受到青睐。然而,作为均聚物的其力学性能和降解性能的调节受到限制,因此通过共聚物的制备(如PGCL、PLCL等)可以更有效地改善其性能,拓宽其在组织修复及再生材料中的应用前景。
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