组织工程及周围神经修复——Ⅲ.聚d,l-乳酸管诱导神经修复的研究

报道了聚d,l-乳酸在动物体内的降解速度和生物相容性,以及用聚d,l-乳酸为神经诱导管材料,对大鼠坐骨神经10 mm断缺修复的研究.通过肉眼观察、组织学检查、电子显微镜观察、以及腓肠肌湿重恢复率、电生理测定等方法和手段,对神经诱导再生过程进行了跟踪,揭示了随着神经的再生聚d,l-乳酸管形态的变化,且对神经修复的效果进行了评价.研究表明:聚d,l-乳酸管可有效地诱导10 mm断缺神经再生修复,是一类具有临床应用前景的神经修复组织工程材料.     

取向模压成型技术增强聚乳酸力学性能的研究

以取向模压成型制备了聚l -乳酸、聚dl -乳酸骨折内固定棒 (Φ =3 .2mm)。与通常的熔融成型相比 ,新的成型技术可以成倍地提高内固定材料的初始力学强度 ,其中聚l -乳酸棒的弯曲强度达 2 63±1 1MPa,聚 dl-乳酸棒的弯曲强度达 1 72± 4MPa。SEM观察显示取向后聚 l-乳酸棒的纵向纤化程度高 ,冲击断面有大量纤维尾端 ;取向后聚dl -乳酸棒弯曲断裂时呈韧性断裂。而熔融模压成型的聚l -乳酸及聚dl -乳酸棒弯曲断裂时呈脆性断裂特征。     

低左旋度聚丙交酯的分子结构及体外降解行为研究

以辛酸亚锡为催化剂,135℃下低左旋度的l-丙交酯([a]_(Na)~(25)=—231°)开环聚合制备了低左旋度聚(l-丙交酯)[l-PLLA]([a]_(CHCl_3)~(25)=-119.7°),并用同核去偶~1H-NMR谱表征其分子链结构。用成纤模压法制备了该聚合物的棒材(φ=3.2mm)试样,研究了其在37℃的模拟体液(SBF)中的降解行为。结果表明,l-PLLA具有良好的力学性能,其初始弯曲强度(σ_b)、剪切强度(σ_s)以及弯曲模量(E_b)虽比聚(l-丙交酯)(PLLA)低,但均比聚(dl-丙交酯)(PDLLA)高得多,且材料表现出很好的韧性,呈非晶态,其分子量下降速率和失重速率都介于PLLA和PDLLA之间,可望是一种良好的骨折内固定材料。     

电活性导电聚合物在生物医学中的应用

以聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺为代表的电活性导电聚合物(electroactive conducting polymers,ECP)已成为生物材料、组织工程及临床医学领域关注的焦点.目前研究主要集中在生物相容性、细胞及组织工程、蛋白质分离、DNA吸附修复、可控药物释放、生物传感器、神经探针等方面.ECP在神经细胞、脑细胞、心肌干细胞再生和功能调节,定向诱导组织器官的再生修复方面具有潜在的应用前景.本文主要综述了聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANi)在生物医学领域的研究进展,和电刺激对细胞生长和干细胞分化的影响,并建议了一些前景可观的相关研究方向.     

可注射骨组织工程支架材料

利用微创手术结合组织工程学的原理修复骨缺损具有操作简单、损伤小、费用低等优点,性能优良的可注射骨修复材料是这一治疗方法能否临床应用的关键。能够原位交联固化的可降解高分子是目前最有发展潜力的可注射骨修复材料。目前研究的可交联高分子包括:聚乳酸、聚酸酐、聚富马酸(1,2-丙二醇)酯以及聚磷酸酯等。本文介绍了这几类高分子的合成、交联固化方法以及固化后材料的力学性能、降解性能和生物相容性,并对这几类材料用于微创手术修复骨缺损存在的问题进行了分析,初步提出了相应的对策。     

基于Diels-Alder反应的自修复聚氨酯的结构与修复行为

采用呋喃封端的聚氨酯预聚体与双马来酰亚胺反应,合成了基于Diels-Alder(DA)反应的热可逆自修复聚氨酯(PU-DA).利用FTIR、DSC和gel-solution-gel方法对其分子结构、热性能及其可逆性进行了表征,结果表明,具有热可逆性的DA键被成功引入到聚氨酯中,从而赋予聚氨酯具有良好的再加工性能和自修复性能.通过偏光显微镜观测对材料的自修复行为进行了考察,结果表明,由于DA反应的热可逆性,0.5 mm深度划痕的聚氨酯试样在120℃热处理300 s或130℃热处理150 s后划痕便可消失,从而实现了划痕的自修复.并且模拟实际生活中聚合物材料受到轻微损伤时的情况,通过拉伸试验对0.5 mm深度划痕有效自修复的热处理温度和时间进行了确定,并对同一受损部位多次刻划-修复的修复效率进行了详细研究,结果表明:在120℃处理15 min可达到最佳修复效果,其一次修复效率可达71%,同一受损部位经过3次刻划—修复后,其修复效率仍能达到35%.     

组织工程治疗大鼠失神经肌萎缩的实验研究

探讨用骨髓基质细胞构建组织工程神经修复坐骨神经损伤的方法使失神经骨骼肌重获神经再支配的可行性.用80只Wistar大鼠随机分为4组,每组20只.除对照组(A组)外,其他组切断右侧坐骨神经5mm建立腓肠肌失神经实验模型,硅胶管桥接神经两断端.B组将BMSCs ECM凝胶(约1×106/mL)植入硅胶管内;C组硅胶管内植入同样稀释后的ECM凝胶;D组硅胶管内注满生理盐水.术后观察功能恢复及肌肉萎缩情况.14周进行电生理检查、再生轴突染色及肌肉形态学的检查.检测失神经腓肠肌是否重新获得再生轴突的再支配.结果表明:骨髓基质细胞组术后14周可检测到新生轴突,其再生的轴突与靶肌肉已经建立神经突触连接.肌肉萎缩情况及电生理指标明显优于术后其他各组.组织工程人工神经修复坐骨神经断伤能够使远端失神经骨骼肌重新获得神经再支配.     

微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料

微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料是近年来高分子科学界的研究热点之一。本文介绍了含有微胶囊聚合物复合材料自修复的概念和机理,综述了近5年来针对不同基体材料的微胶囊自修复研究情况,包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、纤维增强环氧树脂复合材料、弹性体以及聚甲基丙烯酸甲酯等基体材料。本文同时介绍了微胶囊的芯材和壁材、微胶囊的粒径、修复时间和压强等因素对复合材料自修复性能的影响,以及自修复效果的评价方法。最后对微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料的研究前景进行了展望。     

导电高分子在神经界面电极中的应用

神经界面电极作为人体和外部器件间信息融合的媒介, 为人们进一步探究神经系统高级功能的机制提供了有效工具. 传统的神经电极多以金属和半导体材料为主, 这两类材料因具有惰性材料的特性及优越的 导电性能而成为早期神经电极的主要制备材料, 但由于其刚性过大和光滑表面导致的机械失配及与生物组织间过高的电化学阻抗限制了神经电极的进一步发展. 导电高分子作为一种有机导电材料, 同时具备柔软性 (杨氏模量约在0.01~10 GPa)和导电性(高掺杂度的导电高分子的电导率在金属范围, 10⁰~10⁵ S/cm)的特征, 是制备神经电极的有效材料. 近年来, 人们利用导电高分子材料对传统电极材料进行改性甚至替代, 以提高电极比表面积、 减小界面阻抗, 并提高电极检测的灵敏性; 同时减小电极与组织间的应变失配, 减少炎症反应, 并进一步在导电高分子中引入功能性生物大分子, 减少生物组织对电极的排异反应, 增加电极在体内长期植入的稳定性. 本文讨论和总结了导电高分子材料在神经电极中的应用, 分别对导电高分子作为涂层修饰神经电极、 全导电高分子材料神经电极及导电高分子复合材料神经电极等展开讨论, 分析了导电高分子在神经界面电极中的应用前景及存在的问题, 以期对神经界面电极在脑科学和生物电子医疗等前沿领域的进一步发展提供参考.     

聚L-乳酸/二氧化硅纳米复合材料及其表面诱导生成类骨磷灰石的制备

为改善纳米SiO2粒子在聚L-乳酸基体中的分散性, 将乳酸齐聚物接枝到纳米SiO2粒子表面, 通过IR, 29Si MAS NMR和TGA对改性SiO2进行表征. 以聚L-乳酸(PLLA)为基体, 加入乳酸齐聚物接枝改性的二氧化硅(g-SiO2)粒子, 采用溶液浇铸法制备PLLA/g-SiO2纳米复合材料, 测试其在模拟体液(SBF)中的生物活性. 通过XRD, IR, SEM和EDS表征手段, 考察材料表面类骨磷灰石形成能力. 结果表明, 乳酸齐聚物成功地接枝到SiO2表面, 当反应36 h时, g-SiO2接枝率最大(9.22%). 随着g-SiO2含量增加和浸泡时间的延长, 材料表面最初形成的无定形沉积物矿化成碳酸羟基磷灰石(Carbonated hydroxyapatite, CHA), 钙磷比为1.72, 类似于人骨无机质, 表明g-SiO2的引入能明显加速复合材料表面CHA沉积, 该复合材料有望成为骨修复填充材料和组织工程支架材料.     

双龙方组分诱导大鼠BMSCs分化的差异基因筛选及聚类分析

利用基因芯片筛选双龙方有效组分(总人参皂苷及总丹酚酸)诱导大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)类心肌细胞分化过程中的差异表达基因, 并对其进行聚类分析, 在基因水平研究了双龙方组分对大鼠BMSCs分化的影响. 对大鼠BMSCs进行分组培养, 分别收集10, 20, 30及40 d的细胞样本, 提取tRNA, 经基因芯片检测, 筛选出BMSCs变化过程中的差异表达基因并进行生物信息学分析, 同时通过差异表达基因对样本进行Hierarchical聚类分析. 在BMSCs的分化过程中, 筛选出179条差异表达基因, 经分析发现它们与能量代谢和信号传导等多类基因密切相关. 对样本进行聚类分析发现其聚为两大类: 10和20 d的样本聚为一类, 30和40 d的样本聚为一类. 说明BMSCs在20~30 d之间可能发生了显著的改变.     

氨基酸改性聚乳酸

为了改善聚乳酸降解速度慢、细胞亲和性差等方面的不足,氨基酸对聚乳酸的改性工作正在得到人们越来越多的关注.本文综述了氨基酸对聚乳酸改性的各种方法,以及各种氨基酸改性聚乳酸材料的性能与应用.其中,较为常见的改性方法是合成聚(乳酸-氨基酸).展望氨基酸改性聚乳酸类生物降解材料的未来,降低合成成本是广泛应用的关键.因此,虽然目前广泛应用的聚(乳酸-氨基酸)合成途径是氨基酸环状衍生物(尤其是吗啉-2,5-二酮)开环聚合法,但经济有效地以氨基酸、乳酸等为原料的直接聚合法值得关注.     

聚噻吩及其衍生物在生物医学领域的应用

做为导电聚合物(CPs)中的重要一类,聚噻吩及其衍生物在电学和光学上显示出了同金属和无机半导体相似的性质.同时也显示出了不同于一般聚合物的特殊性质,如合成和处理容易等.本综述概述了近二十年来聚噻吩及其衍生物的研究进展,包括聚噻吩及其衍生物的合成、性质,以及其在生物医学领域,包括在神经探针和生物传感器中的应用.其中,对聚噻吩在神经探针方面的应用做了重点阐述.本文还对今后聚噻吩及其衍生物在生物医学领域的研究提出了一些具有挑战性的问题.     

以含有阿魏酸和没食子酸的PAM纤维诱导制备聚苯胺纳米棒结构材料

为了研究化感物质的缓释载体材料, 分别以含有阿魏酸和没食子酸的聚丙烯酰胺(PAM)纤维诱导, 采用化学氧化聚合法, 以苯胺为单体, 过硫酸铵为氧化剂, 分别合成了阿魏酸、没食子酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米结构材料. 通过红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)以及电子扫描电镜(SEM)对掺杂态PANI的结构和形态进行了表征. 结果表明, 所制备材料确为阿魏酸、没食子酸掺杂的PANI. SEM研究结果表明, PANI的形态表现为纳米棒状, 直径在200~300 nm范围内. 另外, 对纤维中酸含量以及不同氧化剂和苯胺单体摩尔比对PANI电导率的影响进行了探讨.     

聚磷酸钙骨支架材料的可控降解性和细胞毒性研究

采用重力二次烧结法制备了聚磷酸钙(CPP)骨支架材料,并对材料的体外可控降解性和细胞毒性进行了研究。实验结果表明,CPP呈线性链状结构,具有无定形态、γ-CPP和β-CPP 3种结构。晶相对CPP的降解速率影响明显,无定形CPP降解最快,10 d完全降解;β-CPP降解最慢,30 d约失重11％。同时,材料的降解速率随烧料粒径的增大而加快。细胞在材料表面粘附铺展且增殖良好。制备的CPP骨支架材料具有优良的可控降解性和生物相容性,可用于修复骨组织缺损和作为支架材料用于组织工程。     

以季戊四醇为核的星形聚(D,L-乳酸)的合成与表征

以廉价易得的D,L-乳酸和季戊四醇为原料,采用直接熔融聚合法合成了以季戊四醇为核的星形聚(D,L-乳酸)(3,Mw 5 200～20 100),Tg均低于线形聚(D,L-乳酸).3的结构经1H NMR,FT-IR,GPC和XRD表征.     

智能响应与自修复的层层组装聚合物膜

具有刺激响应性和自修复功能的复合膜是重要的仿生功能膜材料.层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控.通过结构与组成的精确调控,基于层层组装制备的微米厚度的聚电解质厚膜可以对外界刺激产生快速有效的响应,因而在制备智能仿生膜材料方面具有重要的价值.本文以作者的研究结果为基础,阐明了基于层层组装的聚电解质膜可以成功用于制备湿度和温度响应的双结构自支持膜和高效的促动器及行走机器,以及自修复超疏水和划痕修复聚电解质膜.     

可降解乳酸共聚物

聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性和可降解性,在许多领域特别是作为医用材料方面备受关注,得到了广泛的应用.然而乳酸均聚物由于结构与性能单一,应用受到很大局限.通过与不同的羟基酸、氨基酸或聚合物如聚乙二醇等进行共聚可以明显改善其强度、韧性、亲水性与降解性等物化性能,并且在改变聚合单元组成的同时也可通过改变共聚物的空间结构,得到线性、梳形、星形或交联以及带有反应性官能团的共聚物,极大地拓宽了乳酸基可降解高分子材料的应用范围.本文着重对乳酸共聚物的组成、结构及其开发应用方面的最新研究进展进行了较为详细的阐述.     

生物可降解性聚羟基脂肪酸酯的化学合成研究进展

聚羟基脂肪酸酯是一种新型合成的脂肪族聚酯,同聚乳酸相似,具有优异的生物相容性能、生物可降解性和优良的力学机械性能,可作为生物医用材料和生物可降解包装材料,是最具前景的环境友好型聚合材料之一。目前合成聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯的化学方法主要有开环聚合法、直接缩聚法以及自身酯交换聚合法,不过后者研究得较少。本文对这3种方法的研究进展进行了叙述,重点讨论了开环聚合法和直接缩聚法,尤其对开环聚合中的配位插入聚合的新进展进行了较详细的论述。     

l—对甲苯磺酰乳酸乙酯合成中产率分析方法的研究

报道了实验室可行、工业生产实用的l－对甲苯磺酸乳酸乙酯产率的分析方法,采用K2CrO4-K2Cr2O7混合指示剂,其最佳配比为K2CrO4:K2Cr2O7=6:1（质量比）,体系的最佳pH为5．8,测得l-乳酸乙酯与对甲苯碘酰氯反应制备和的l-对甲苯磺酰乳酸乙酯的产率为94．0％。