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NEWS柔性半结晶高分子PCL及其共聚物在血管组织工程中的应用:ag尊龙凯时的创新探索
来源:喻韵爱 日期:2025-03-05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,常在常温和体温下展现橡胶态,具有优异的柔韧性和机械性能,其加工性也很强。因此,PCL与聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)等其他常见生物支架材料有所不同。
PCL被广泛用于制造纳米纤维支架,应用于多种组织工程支架中。作为一种热塑性塑料,PCL的熔点(Tm)为60℃,玻璃化温度(Tg)为-60℃,在37℃时显示其半结晶橡胶态特性。这使得PCL具备了极好的柔韧性和弹性记忆功能,非常适合用作医疗导管和软硬组织的修复材料。此外,未改性的PCL在2-3年内能够完全降解,适用于需长期整合入心肌的细胞装载贴片。PCL的低免疫原性和良好的体内生物相容性使其在组织工程中展现了巨大的潜力。在相关研究中,发现L929小鼠的成纤维细胞在PCL膜上短期培养时显示出很好的附着、生长和存活率。因此,PCL已成为一种前景广阔的生物相容性血管支架材料。
然而,PCL也存在一些固有局限性,它的生物降解速率显著低于其他有机聚合物,降解周期需2-4年,且其低生物活性和疏水性会导致细胞活性较低,不利于细胞的粘附和增殖。为了克服这些缺陷,常常需要通过表面改性、微结构设计,或采用共混/共聚的方式来提升其亲水性、机械性能和生物性能,以促进细胞的粘附与生长,进而引导血管组织的再生。
成功的人造组织支架必须能够有效地支持细胞组织,并具有适当的机械和生物功能。为了实现将细胞化的微纹理支架层次化至三维组织结构,2010年波士顿大学的研究团队以聚己内酯(PCL)为基础,采用表面改性技术附着光反应性丙烯酸酯基团,使聚乙二醇-丙烯酸酯凝胶(PEG-DA)能够在其上光聚合,形成一个高度有序且结构稳定的分层3D复合结构。这一结构能够诱导平滑肌细胞(VSMC)定向生长和细胞外基质(ECM)排列,为组织工程血管功能的研究提供了新的平台。
2020年,来自郑州大学的研究者们提出了一种结合环保型超临界CO2微孔发泡和聚合物浸出制备小直径血管组织工程支架的方法。结果显示,当PEO的含量增高时,孔径减小而孔密度增加。经过浸出处理后,泡沫PCL67共混物中增加了高度互连和原纤维化的多孔结构。这些研究为小直径多孔组织工程血管支架的制备提供了理论依据和数据支持。
在应对血管移植物机械强度差的问题上,南开大学的研究人员通过熔融纺丝和热处理技术,成功制造出强化的聚己内酯(PCL)纤维骨架,展示了出色的生物相容性和力学性能。这些特点定位它成为自体血管替代品的潜在选择。
在血管组织工程的研究中,PCL基材料提供了有效的机械支撑并降低了血栓形成的风险。相关研究表明,PCL支架不仅可以支持细胞增殖,还能促进内皮化的过程。
总的来说,由于其独特性质,聚ε-己内酯(PCL)逐渐成为血管组织工程支架的热门选择。尽管其力学和降解性能的调节能力有限,但未来通过聚合物的共聚特性,例如与PLA、PGA的共聚物(如PGCL、PLCL等),将有望实现更为广泛的应用。这些进展为组织工程支架和再生修复材料提供了新的发展前景。
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