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傷的方法進入到器官制造的新時代?？缮锝到獾娜S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；第一次對可生物降解聚酯/有機溶劑/無機鹽粒子懸浮體系的流變行為進行了研究；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；并通過合作研究進行了血管外套管和食管支架的初步的生物學(xué)實驗。 本博士論文的主要創(chuàng)新性貢獻可以分為以下幾個方面： 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)性有機溶劑/無機鹽粒子組成的懸浮體系是組織工程多孔支架加工領(lǐng)域中一個重要的體系。本文第一次對這一復(fù)雜體系的流變行為進行了研究。通過試驗和分析發(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是牛頓流體，高剪切頻率時滿足 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)剪切初始階段和動態(tài)剪切頻率改變后的松弛實驗顯示出懸浮體系和溶液體系的不同，這些瞬態(tài)現(xiàn)象進一步確定了懸浮體系流變形態(tài)改變時粒子發(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行，對因此而帶來的支架收縮問

6、題進行了重點的研究，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)。考察了聚酯多孔支架不同溫度下的降解行為，提出了一種降解速率的快

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間的變化。通過測量多孔支架降解半衰期隨溫度的變化，驗證了分子量的變化滿足 Arrhenius方程，計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驗時間。 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。研究了加工溫度對PLGA外套管的影響。研究了P