聚(L-丙交酯-co-己內酯)生物材料的制備與性能研究.pdf

1、聚L-乳酸(PLLA)是一種重要的生物材料，但質硬而韌性較差，體內降解速率慢，限制了它在組織工程方面的應用。通過L-丙交酯與其他單體共聚制得聚乳酸共聚物材料，可改善PLLA材料的親水性、結晶性、藥物通透性、力學性能、加工性能及降解性能等，可以滿足不同組織工程支架材料的要求。
　　 本文將L-丙交酯和ε-己內酯進行開環(huán)聚合，通過優(yōu)化條件，首次制備了具有高分子量的3種不同的聚(L-丙交酯-co-己內酯)(P(LLA-CL))無規(guī)共聚

2、物。采用纖維取向模壓成型，制得了具有較高力學強度的P(LLA-CL)材料，對3種P(LLA-CL)材料中己內酯含量與材料性能之間的關系進行了研究。首次對P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35三種材料的體外降解行為進行了系統(tǒng)研究。提出了改進的常溫模壓/粒子瀝濾法構建三維多孔支架的新技術，采用該方法制備了P(LLA-CL)75/25多孔泡沫支架和多孔導管支架，對它們的體外降解性能進行了研究，

3、并將多孔泡沫支架用于人脂肪間充質干細胞(adipose mesenchymal stem cells，AMSCs)誘導成軟骨細胞的體內、體外試驗研究，將多孔導管支架用于大鼠坐骨神經修復的研究，進行了生物學評價。
　　 以L-乳酸和ε-己內酯為原料，采用L-丙交酯與ε-己內酯在辛酸亞錫(Sn(oct)2)催化下開環(huán)共聚，首次制備了高分子量的P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35無規(guī)

4、共聚物。制備P(LLA-CL)85/15的最佳工藝條件為：聚合管內壓強小于0.5 Pa，聚合溫度130℃，n(M)/n(I)比值為8000/1，聚合時間為36h，該條件下制備的P(LLA-CL)5/15重均分子量達65.6×104，分子量分布系數(shù)為1.15。制備P(LLA-CL)75/25的最佳工藝條件為：聚合管內壓強小于0.5 Pa，聚合溫度125℃，n(M)/n(I)比值為8000/1，聚合時間為36h，該條件下制備的P(LLA-C

5、L)75/25重均分子量達45.3×104，分子量分布系數(shù)為1.24。制備P(LLA-CL)65/35的最佳工藝條件為：聚合管內壓強小于0.5 Pa，聚合溫度120℃，n(M)/n(I)比值為6000/1，聚合時間為48h，該條件下制備的P(LLA-CL)65/35重均分子量達32.6×104，分子量分布系數(shù)為1.40。
　　 采用溶液沉析紡絲技術，發(fā)展了新的溶液紡絲纖維模壓制備P(LLA-CL)材料的新技術，即根據(jù)高分子鏈在溶

6、液中存在的狀態(tài)，采用溶液沉析紡絲制備P(LLA-CL)纖維，采用纖維取向模壓技術制備了高強度的P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35條狀材料。其力學強度遠大于熔融模壓法制備的P(LLA-CL)材料的力學強度，而且在加工過程中分子量的降解少。3種P(LLA-CL)材料都是部分結晶的，在分子量相同時，P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35的力

7、學強度、結晶度、玻璃化溫度和熔融溫度隨著己內酯含量的增加而降低。
　　 首次對P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35條狀材料在PBS溶液中的體外降解行為進行了系統(tǒng)研究。3種P(LLA-CL)材料在磷酸緩沖溶液(phosphate buffer solution，PBS)降解過程中，降解初期，分子量下降不明顯，抗彎強度和抗彎模量下降較小，隨著降解的進行，下降的速率都逐漸加快；而P(

8、LLA-CL)材料的剪切強度對水的軟化比較敏感，在降解過程中呈現(xiàn)出先快后慢的下降趨勢；在降解過程中，聚合物分子量分布逐漸變寬；在降解過程中，材料的失重率逐漸增加；隨著降解的進行，3種P(LLA-CL)材料的結晶度都增大，30周時結晶度降低不明顯。3種P(LLA-CL)材料在PBS溶液降解過程中，隨著CL含量的增加，降解速率加快。
　　 通過對P(LLA-CL)85/15、P(LLA-CL)75/25和P(LLA-CL)65/35

9、條狀材料在PBS溶液中的降解行為研究，首次提出P(LLA-CL)條狀材料在體外的宏觀降解機理是屬于表面降解。部分結晶的P(LLA-CL)材料的水解降解，首先發(fā)生在無定形區(qū)，隨著降解的進行，材料的結晶區(qū)也開始逐漸降解。
　　 提出了改進的常溫模壓/粒子瀝濾法制備多孔聚合物支架的新技術。采用改進的常溫模壓/粒子瀝濾法制備的P(LLA-CL)多孔泡沫支架孔隙率高達93％，大孔多，很好地分布著相互連通的、開放的孔墻結構。改進的常溫模壓/

10、粒子瀝濾法操作簡單，脫模容易，制作支架所用時間大大縮短。孔結構可以通過控制NaHCO3/Na2CO3粒子的尺寸和質量百分比來控制，制作方法具有可重復性。
　　 對P(LLA-CL)75/25多孔支架材料在PBS溶液中的體外降解行為進行了研究。P(LLA-CL)75/25多孔泡沫支架的重量在降解初期基本不變，12周后才開始出現(xiàn)明顯減小，隨著降解的進行，P(LLA-CL)支架失重的速率逐漸增大；在整個降解過程中，多孔支架表現(xiàn)出典型的

11、本體水解特征，分子量幾乎呈指數(shù)規(guī)律下降，分子量分布系數(shù)不斷增大，支架的壓縮強度逐漸降低；多孔支架內部孔結構形態(tài)在降解4周后無明顯變化，8周后在一些孔壁上腐蝕出少量的小孔，12周后孔壁上的小孔數(shù)目增加，16周后，大孔開始萎縮，20周后一些薄的孔壁被腐蝕掉，一些小孔連通成較大的孔，24周后支架出現(xiàn)萎縮塌陷。
　　 用改進的常溫模壓/粒子瀝濾法制備了P(LLA-CL)75/25多孔導管支架，其孔結構相互連通，大孔分布均勻。P(LLA-

12、CL)75/25多孔導管支架的體外降解表現(xiàn)出典型的本體水解特征；導管支架的拉伸強度和斷裂伸長率隨著降解時間的增加而降低；多孔導管支架的孔結構在降解4周時無明顯變化，20周后導管支架的部分區(qū)域開始出現(xiàn)萎縮塌陷。
　　 細胞毒性試驗顯示成骨細胞在P(LLA-CL)75/25支架材料浸提液中生長良好，沒有表現(xiàn)細胞毒性。試驗結果表明P(LLA-CL)75/25支架材料無急性毒性、無慢性毒性、不導致溶血、無致熱原、無抑菌作用、無非感染性炎

13、癥。
　　 P(LLA-CL)75/25多孔泡沫支架用于人AMSCs誘導成軟骨細胞的體外、體內試驗研究表明P(LLA-CL)多孔支架在體外和體內都可幫助誘導AMSCs向軟骨細胞分化；P(LLA-CL)支架可以為AMSCs提供粘附生長、向軟骨細胞定向分化和合成及分泌細胞外基質的場所。P(LLA-CL)75/25多孔泡沫支架具有良好的生物相容性、可降解吸收性，且吸收速率恰當，能夠作為構建組織化軟骨的支架材料。
　　 P(LL