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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:EVO视讯先锋探索
来源:支婉毅 日期:2025-03-11聚ε-己内酯(poly(ε-caprolactone),PCL)是一种被广泛应用的半结晶可生物降解聚合物。在常温和体温下,它呈现出优良的弹性,展现出良好的柔韧性和机械性能,同时易于加工,这使得它在生物医学领域中相较于其他常用的可生物降解材料(如聚乳酸PLA和聚乙醇酸PGA)具有独特优势。PCL被广泛应用于制造纳米纤维支架,用于多种组织工程支架的开发。
PCL作为一种热塑性塑料,具有60℃的熔点和-60℃的玻璃化温度,在37℃下呈现半结晶的橡胶态特性,赋予其卓越的柔韧性和弹性记忆,尤其适合用于医用导管和软硬组织修复材料。此外,PCL在经过2-3年的时间后能够完全降解,使其成为长期整合于心肌中的细胞载体,且可最小化瘢痕的形成。PCL表现出低免疫原性和良好的体内生物相容性,因其降解较慢,使用PCL制成的支架在促进血管组织再生方面极具潜力。
在Serrano等人的研究中,L929小鼠成纤维细胞在PCL膜上的短期培养表现出优异的细胞粘附、生长和存活率,这使得PCL成为一种有前景的人体血管移植支架材料。然而,PCL也存在局限性,例如其生物降解速率低于其他聚合物,长达2-4年,并且其低生物活性及疏水性导致细胞增殖能力下降,影响细胞的粘附和生长。因此,为了解决这些问题,通常需要对PCL进行表面修饰、微结构设计或共混改性,以提高其亲水性和生物性能。
成功的人造组织支架不仅支持细胞生长,还应具备适当的机械和生物功能。2008年,波士顿大学生物医学工程系的Desai TA和Wong JY制造了一种具有微米级凹槽微结构的分层PCL支架,并通过表面改性技术使其具有光反应性,使得聚乙二醇-丙烯酸酯(PEG-DA)在其上光聚合,形成结构稳定且有序的三维复合材料,有助于引导细胞的生长和细胞外基质(ECM)的排列。
2010年,德国慕尼黑工业大学的Schantz JT等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,构建了一种引导血管的PCL支架。将骨髓源性间充质干细胞(MSCs)接种后在大鼠模型中实施移植,经过3周观察到支架内的血管网络形成良好,这一研究表明了“血管引导”的新概念,即通过支架中的定制通道促进新生血管的生长。
在2020年,郑州大学的Li Q等提出了一种结合环保超临界CO2微孔发泡与聚合物浸出的方法,制备小直径血管组织工程支架。研究表明,孔径和孔密度随着PEO含量的不同而变化,并且在PCL共混物中成功检测到高度互连的多孔结构,从而为小直径多孔组织工程血管支架提供理论依据和数据支持。
此外,2022年南开大学的孔德领等为了解决目前血管移植物机械强度差的问题,受到隧道施工用钢纤维混凝土结构设计的启发,通过熔融纺丝与热处理制备了聚己内酯(PCL)纤维骨架,从而获得增强的生物管,显示出良好的力学性能和血管再生能力。
总之,PCL因其独特的性质而逐渐成为血管组织工程研究中备受关注的材料。然而,由于PCL的均聚特性,其力学性能和降解性能的调节空间受到限制,这限制了其在实际医学中的应用。因此,通过聚合技术开发PCL的共聚物,如PGCL和PLCL,可在更大程度上调节力学和降解性能,展现出更广泛的组织工程应用前景。对于从事再生医学研究的您,我们EVO视讯提供高质量的PLCL和PGCL材料,确保符合GMP生产标准,助力您的科研进展!
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