低温冷凝沉积法3D打印骨组织工程左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架

背景:大面积骨缺损的修复目前仍面临严峻挑战,研发可个性化定制、低成本且具有成骨诱导活性的组织工程支架用于骨修复意义深远。目的:探索低温冷凝沉积法实现3D打印含珍珠复合材料骨组织工程支架的工艺流程,并进一步测试该复合支架的理化性能和体外生物学功能。方法:采用研磨过筛法制备珍珠粉,将不同质量的珍珠粉加入左旋聚乳酸墨水中,使珍珠粉与左旋聚乳酸的质量比分别为0,0.1,0.2,0.3,0.5,采用低温冷凝沉积法3D打印左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架。检测支架的微观形貌、抗压性能、水接触角、细胞相容性以及体外促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜显示5组支架均有直径2μm甚至更小的微孔,形状不规则且相互连通;②5组支架均具有良好的抗压性能,其中珍珠粉0.5组支架的压缩强度高于其他4组支架(P<0.05),珍珠粉0.2组、珍珠粉0.5组的水接触角小于珍珠粉0组(P<0.01,P<0.001);③将骨髓间充质干细胞分别与5组支架共培养1,3,5 d,珍珠粉0.1组、珍珠粉0.2组、珍珠粉0.3组、珍珠粉0.5组培养3,5 d的细胞增殖均快于珍珠粉0组(P<0.05);培养1 d的活死染色显示,各组支架上的细胞数量较少,但均为活细胞;④将骨髓间充质干细胞分别接种至珍珠粉0组、珍珠粉0.1组支架表面进行成骨诱导分化,珍珠粉0.1组诱导4,6 d的碱性磷酸酶活性高于珍珠粉0组(P<0.05);⑤结果表明,左旋聚乳酸/珍珠粉复合支架具有良好的抗压强度、亲水性、细胞相容性与促成骨性能。

左旋聚乳酸/聚己内酯/氧化锌复合材料的制备及性能

基于左旋聚乳酸(PLLA)固有低韧性的缺点,分别引入可降解且柔韧性好的聚己内酯(PCL)和刚性纳米粒子氧化锌(nano-ZnO)对其改性,通过溶液共混的方法制备了PLLA/PCL/ZnO复合材料。借助DSC、DMA考察了复合材料的热行为和粘弹性,研究发现,PCL和ZnO的引入对PLLA复合材料的玻璃化转变温度没有影响,说明复合材料是不相容体系;随着PCL、ZnO含量的增多,PLLA的熔融峰向低温偏移。拉伸实验结果表明,PLLA/2%PCL/1%ZnO组分的复合材料拉伸韧性最佳,断裂伸长率达到了35%,比纯PLLA的断裂伸长率提升了20倍。然而,相同比例的PCL和ZnO单独对PLLA改性时,断裂伸长率分别为17%和4%,说明两者协同作用的增韧效果更好。拉伸断面的观察结果表明,PCL/ZnO含量增多时PCL分散相尺寸增大、相分离显著,且ZnO粒子趋于聚集,因而导致增韧效率下降。

离子液体掺杂左旋聚乳酸薄膜的制备及压电性能研究

聚L-乳酸(PLLA)不仅具有透明、柔软、绿色来源、可再生、可生物降解以及生物兼容等特点,还具有一定的剪切压电性能,是运动测量、健康监测、人机交互等领域的热点材料。然而左旋聚乳酸的压电性能较聚偏四氟乙烯(PVDF)弱。为进一步提升左旋聚乳酸薄膜的压电性能,通过少量掺杂(1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)离子液体(IL)和后处理工艺制备了一种压电性能增强的左旋聚乳酸薄膜。采用X射线衍射、拉曼光谱、力学测试仪等设备详细研究了掺杂不同质量比IL(0%、0.25%、1%、4%)的PLLA薄膜在不同退火工艺下的结晶性能和压电特性。结果表明,PLLA薄膜的压电性能随着离子液体浓度的增加和退火时间的增加而增加;4%IL掺杂且退火2 h的PLLA/IL复合薄膜的电压响应信号达到0.64 V,是纯PLLA薄膜对照组电压响应峰值信号的2倍。因此,通过往PLLA薄膜合理掺杂IL和适当退火处理能够获得高压电性能的左旋聚乳酸薄膜。

左旋聚乳酸的结晶行为研究

用DSC，WAXD和POM对Zn催化剂制备的左旋聚乳酸（PLLA）的熔体结晶行为进行了研究．在95～125℃范围内，PLLA熔体结晶生成厚度约（14±1）nm的片晶，该片晶不易发生熔体等温增厚．对实验数据分别用Avrami方程和Arrhenius方程进行了计算，Avrami指数n=3±0.3，表明PLLA以球晶形式生长，其最大结晶速率温度为（105．0±0＋5）℃，t1/2约为5．2min．利用Lauritzen-Hoffmann（LH）理论对PLLA结晶机理进行了分析，发现PLLA结晶的Regime Ⅱ和Regime Ⅲ的转变温度为107℃．Kg（Ⅱ）和Kg（Ⅲ）分别为4．57×10^5K^2和1．115×10^6K^2，且Kg（Ⅲ）／Kg（Ⅱ）=2．4，与LH理论值一致．

低温常压下高分子量左旋聚乳酸的微波合成及表征

以辛酸亚锡为催化剂低温常压下引发左旋丙交酯(LLA)开环聚合,快速高效地合成了性能良好的高分子量左旋聚乳酸(PLLA)。通过正交实验研究了催化剂用量、反应温度和时间对产物分子量的影响,在催化剂用量0.21%(质量分数),反应温度100℃,反应时间60min时得到产物粘均分子量高达16.21×104。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对产物的结构进行分析,结果证明利用微波能有效地合成左旋聚乳酸,通过差式扫描量热(DSC)、X衍射(XRD)、旋光度和力学性能对左旋聚乳酸膜的性能进行表征,结果显示产物纯净,其结晶度为85.6%,光学纯度为98%,有良好的力学性能。

结晶温度对左旋聚乳酸的晶体改性和晶体形貌的影响

以左旋聚乳酸(PLLA)为原料,制备了无定型PLLA膜及无定型PLLA在不同温度下等温结晶的样品。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)分析了结晶温度的改变对PLLA样品的晶体改性及晶体形貌的影响。研究结果表明,结晶温度的改变对PLLA样品的晶体结构、晶型转变及晶粒形貌特征产生了较大的影响。当结晶温度低于100℃时,PLLA主要以无序的α'-晶型存在;随着结晶温度的增加,PLLA的晶体结构和晶型开始转变,当结晶温度超过120℃后,PLLA主要以α-晶型的形式存在;而当结晶温度在100～120℃范围内,则形成的是α'-与α-晶型PLLA的混合形式存在。另一方面,POM照片测试结果表明,随着结晶温度的升高,PLLA的晶体形貌发生了改变,晶粒尺寸随温度的增加而增加,结晶速度增加,晶粒数量减少,PLLA晶体由α'-向α-晶型发生了转变。

左旋聚乳酸/氟尿嘧啶复合纳米纤维膜的制备

为研制一种具有缓释作用的药物纤维膜,拟通过静电纺丝的方法制备出左旋聚乳酸/氟尿嘧啶复合纳米纤维膜,考察了左旋聚乳酸质量分数、添加的氟尿嘧啶质量分数对复合纳米纤维成型性的影响,并对其力学性能以及润湿性能进行了测试与分析。结果表明:随着左旋聚乳酸质量分数的增加,纳米纤维直径变粗,随着添加氟尿嘧啶质量分数的增加,纤维直径变细。力学性能测试表明,复合纳米纤维膜的断裂强力、断裂功及断裂强度随着药物添加质量分数的增加而减小。润湿性能测试表明,复合纳米纤维膜的亲水性随着药物添加质量分数的增加而增加,同时,复合膜的异质不均匀性也随之增加。

立构复合结构增韧左旋聚乳酸的结构与性能

以左旋聚乳酸(PLLA)为基体聚合物材料、右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸(PDLA-PEG-PDLA)三嵌段共聚物作为增韧改性剂,通过熔融共混方法制备了PLLA/PDLA-PEG-PDLA共混物。通过红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(XRD)和拉伸行为测试对PLLA和PLLA/PDLA-PEG-PDLA共混物的结构、晶型和力学性能进行了研究。结果表明,PDLA-PEG-PDLA三嵌段共聚物的加入,共混体系生成了PLA立构复合结构。与纯PLLA相比,PLLA共混物的玻璃化转变温度显著下降,热稳定性能明显改善,而且PLLA基体的韧性得到了较大程度的提高。

人牙周膜细胞在左旋聚乳酸/羟基磷灰石生物材料上的生长观察

目的观察电纺左旋聚乳酸/羟基磷灰石(PLLA/HA)生物材料(简称生物材料)的生物相容性,并以人牙周膜细胞作为种子细胞与生物材料复合培养,探索该生物材料用于人牙周组织再生的可能性。方法用电纺法制备PLLA/HA纤维生物材料;组织块法分离培养人牙周膜细胞,并用免疫组织化学方法鉴定;MTT法评价生物材料的生物相容性;将人牙周膜细胞与生物材料复合培养,用扫描电镜进行观察;将转染人腺病毒介导的绿色荧光蛋白的人牙周膜细胞与生物材料复合培养,用激光扫描共焦显微镜观察。结果成功分离了人牙周膜细胞,波形蛋白染色阳性确定该细胞来源于中胚层;MTT法检测人牙周膜细胞在生物材料上的增殖状况与正常培养基本一致;扫描电镜下可见细胞在生物材料上生长旺盛、充分伸展;激光扫描共焦显微镜下可见人牙周膜细胞沿生物材料呈纤丝生长,表现出一定的三维结构。结论电纺PLLA/HA生物材料具有三维空间网状结构和良好的生物相容性,与人牙周膜细胞复合培养有利于细胞的生长、贴附和增殖,并呈现一定的立体结构,为人牙周组织再生提供了实验依据。

丝素蛋白／左旋聚乳酸复合组织工程纳米材料的生物相容性及安全性评价

目的:研究新型组织工程纳米材料丝素蛋白/左旋聚乳酸(SF/PLLA)无纺网的生物相容性和安全性,探讨其作为生物植入材料的可行性。方法:采用静电纺丝方法制备SF/PLLA复合组织工程纳米材料,制备浸提液,并以生理盐水作为对照,注射入小鼠体内,观察2周内小鼠的一般情况和不良反应;将材料植入小鼠背部,以3-0缝线作为对照,于术后1、2、3和4周分别取材,HE染色并拍照,比较实验组与对照组周围组织的炎症反应情况;培养兔膝关节软骨细胞,传代后接种至材料表面,在体外继续培养,倒置光学显微镜观察细胞的黏附和生长情况。将关节软骨细胞分为阴性对照组(空白培养液)、实验组(含材料的培养液)和阳性对照组(含苯酚培养液),不同组材料浸提液与细胞共培养24和48h,MTT法检测材料对软骨细胞增殖的影响。结果:注射浸提液后小鼠的全身状况与注射生理盐水后无差别;材料植入小鼠背部后,开始有少量成纤维细胞长入材料中,伴随出现少量的淋巴细胞及异物巨细胞,随后成纤维细胞数量增加,淋巴细胞及异物巨细胞无明显增多,材料慢慢降解,直至第4周时材料出现明显的降解;材料周围组织炎症反应,第2周时最严重,然后逐渐减轻,其周围组织炎症反应与缝线周围组织一致或略轻;将细胞接种于支架上24h后有细胞贴附于材料纤维上,48h后贴附于纤维上的细胞数量增多。MTT法检测,实验组24和48h细胞毒性均为Ⅰ级。除阳性对照组外,其他各组随着培养时间的延长,吸光度(A)值均增加;同一时间点,实验组与阴性对照组A值比较差异无统计学意义(P>0.05),与阳性对照组比较A值明显升高(P<0.01)。结论:SF/PLLA无纺网支架材料属于安全植入性材料,具有良好的生物相容性。

左旋聚乳酸颈椎可吸收固定板的力学性能测试

背景：课题组已成功利用左旋聚乳酸的有限固定强度和可吸收的特性制成了新型颈椎可吸收固定板。目的：进行动物体内降解和力学实验,以测定新型可吸收颈椎左旋聚乳酸固定板的生物力学性能。方法：将长30mm,宽5.5mm,厚度为2.0mm的试样经环氧乙烷消毒后,植入至15只兔的背部肌肉内,分别于术后1,3,5,7个月取出,观察材料的降解变化和机械性能的变化。结果与结论：植入1~5个月,外观观察材料植入体内后未发生明显改变。植入1~7个月材料体积和质量均未发生明显改变。植入1个月冲击强度未发生明显变化,植入3个月略有下降,后又逐渐上升,至7个月时达到甚至超过术前水平。植入后随着时间延长左旋聚乳酸板的弯曲强度呈逐渐下降趋势,但7个月内下降幅度并不显著。术后3~7个月扭转强度略有下降,但并不明显。结果表明,左旋聚乳酸的生物力学强度足够维持骨性融合的全过程,用其制成的颈椎前路固定板可以用于颈椎前路手术的植骨融合固定。

聚磷酸钙/左旋聚乳酸软骨组织工程支架复合材料的分析(英文)

背景:用左旋聚乳酸(PLLA),聚羟基乙酸(PGA)等可降解吸收性高分子材料加工而成的纤维状支架材料和海绵状支架材料在软骨组织工程中已获得广泛应用。但这类支架材料存在着弹性模量低,受力时易变形,容易导致种子细胞损伤和降解吸收时间过长等缺陷。目的:研制出可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相溶性能和毒理学性能的聚磷酸钙(CalciumPolyphosphate,CPP)纤维,并用该纤维为增强材料研制软骨组织工程复合材料。设计:以不同质量比例分组对照的实验研究。地点和对象:实验在兰州交通大学材料工程研究所完成,基体材料选用PLLA(中科院化学所高分子合成室提供),增强材料选用自制CPP纤维。干预:以高强度、高模量可设计降解速率的CPP纤维为增强材料,PLLA为基体材料,应用溶媒投放、颗粒滤取技术制备出CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料,测试了该支架复合材料的物理力学性能和体外37℃下Hank's人工降解液中的生物降解特性。主要观察指标:物理力学性能,降解性能。结果:CPP/PLLA支架复合材料具有三维连通、微孔、网状微观结构,微孔分布均匀,微孔尺寸为130～350μm,孔隙率90%;压缩模量随CPP纤维体积分数的增加而增加;降解速率随CPP纤维体积分数的增大而增大。结论:CPP/PLLA支架复合材料的物理力学性能和体外降?

γ辐射左旋聚乳酸的力学稳定性

以左旋聚乳酸(PLLA)为研究对象,分别采用多官能团单体三烯丙基异氰酸酯(TAIC)或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为敏化剂,利用熔融共混方法制备了PLLA/TAIC和PLLA/TMPTA材料,并用60Co γ射线源,在较低剂量(D≤25kGy)范围内对所制备的材料进行γ辐射。研究了γ辐射剂量、敏化剂种类与用量对材料力学性能等的影响。结果表明,在所考察的剂量范围内,PLLA的粘均分子量(Mη)随γ辐射剂量的增大而减小,当D=25kGy时,其Mη比辐射前降低了47%。在γ射线作用下,TMPTA和TAIC对难以发生交联反应的PLLA均具有较好的敏化作用,相对于TMPTA,TAIC对PLLA的敏化作用较强。所设计的两种辐射敏化体系中,虽然最多只加入3份多官能团单体,但在较小剂量的γ射线辐射后,PLLA的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均有明显的提高。

壳聚糖增强型左旋聚乳酸与嗅鞘细胞的生物相容性

背景:既往研究表明壳聚糖和左旋聚乳酸制备的复合支架与一些细胞有着良好的生物相容性。目的:观察壳聚糖增强型左旋聚乳酸支架与大鼠嗅鞘细胞的生物相容性。方法:将出生1-3dSD大鼠的嗅鞘细胞接种于壳聚糖增强型左旋聚乳酸膜上作为实验组,设置嗅鞘细胞与多聚赖氨酸联合培养为对照组,培养1,3,5,7d进行细胞增殖力检测和免疫荧光抗体标记检测。结果与结论:嗅鞘细胞可在壳聚糖增强型左旋聚乳酸膜上存活,细胞毒性评级为Ⅰ级。实验组细胞形态呈圆形和椭圆形,突起少,细胞聚集成团;接种1d后,可见部分细胞团的外围细胞伸出短小突起,并渐向外周散开;接种第3天,见聚集成团的细胞扩散开来,大部分细胞生成突起,呈双极或三极,以双极为主;接种第5天,细胞突起明显伸长,形态仍以双极细胞和三极细胞为主,并可见扁圆细胞和不规则三角形细胞;接种第7天,细胞密度增加,突起伸展。对照组细胞形态与实验组具有类似特征。两组嗅鞘细胞数量、细胞周长和细胞面积差异无显著性意义(P>0.05)。表明壳聚糖增强型左旋聚乳酸支架与嗅鞘细胞具有良好的生物相容性。

丝素蛋白/左旋聚乳酸支架材料与软骨细胞体外细胞相容性研究

目的:观察静电纺丝支架材料丝素蛋白/左旋聚乳酸(SF/PLLA)的体外细胞相容性,探索其作为软骨组织工程支架材料的可行性,为进一步的体内及动物实验奠定基础。方法:将兔膝关节软骨细胞与丝素蛋白/左旋聚乳酸(SF/PLLA)支架材料复合培养,在第3、7、14天分别作HE染色和阿利新蓝+核固红染色,扫描电镜检验细胞黏着情况,MTT试验检测细胞在支架上的增殖情况。结果:细胞在支架上可以获得良好的粘附,细胞增殖良好,无细胞表型的变化。结论:丝素蛋白/左旋聚乳酸(SF/PLLA)具有良好的细胞相容性,可作为软骨组织工程支架材料。

电纺左旋聚乳酸和左旋聚乳酸羟基磷灰石纳米纤维细胞相容性的比较研究

目的:用MTT法检测电纺左旋聚乳酸和左旋聚乳酸/羟基磷灰石PLLA和PLLA/HA纳米纤维材料,对人牙周膜细胞生长曲线的影响,评价两种材料的细胞相容性。方法:通过电纺技术制备PLLA、PLLA/HA纳米纤维材料,体外分离、培养并鉴定人牙周膜细胞,用MTT法检测人牙周膜细胞在两种材料上的生长曲线,评价两种材料的细胞相容性及其用于口腔组织工程的可能性。结果:成功分离、培养了人牙周膜细胞,通过免疫组织化学染色鉴定细胞来源于中胚层,为牙周膜细胞。电纺法制备的PLLA、PLLA/HA纳米纤维材料具有三维网状空间结构,与人牙周膜细胞共培养,MTT检测结果显示,细胞能够在材料上生长增殖,在第七天时PLLA/HA组细胞增殖好于PLLA组和对照组。结论:电纺PLLA和PLLA/HA纳米纤维材料生物相容性良好,PLLA/HA组较单纯PLLA组能够促进细胞的增殖,有望成为良好的新型口腔组织工程支架材料。

低聚左旋聚乳酸的降解性能研究

目的研究自制低聚左旋聚乳酸(poly-L-lacticacid,PLLA)在体内、体外的降解性。方法通过PBS溶液体外水解试验和动物体内植入试验,定期观察试样的形态、失重率、分子量和弯曲强度的变化,评价自制左旋聚乳酸的降解性能。结果体外降解的pH值前12周基本维持稳定,12周后虽明显下降,但降幅最大不超过0.8个单位;两组的粘均分子量在前12周下降较快,达50%以上,其后降解减慢,24周粘均分子量降解90%以上(剩余约3kDa);失重率前12周则基本没变化,其后迅速增加,体外降解36周时失重率为32%,体内降解24周时失重率接近25%,36周时达61%;弯曲强度4周时只维持1/3左右,8周时体外组不到初始1/4,体内组多已断裂;体内降解36周后材料崩解成颗粒状,部分溶解于水,体外组外形保持完整,但质脆易碎。结论自制PLLA的体内、体外降解速度无显著性差异,符合简单水解的规律,作为骨修复材料,机械性能的维持有待提高。

表面改性聚合物左旋聚乳酸-多聚赖氨酸可促进骨髓基质细胞的初始黏附

背景:通过增加表面活性基团对生物支架材料进行表面改性,可提高材料对细胞的亲和力,有效提高材料的细胞相容性。目的:合成表面改性聚合膜左旋聚乳酸-多聚赖氨酸(PLLA-PLL),并观察其对骨髓基质细胞黏附、增殖的影响。方法:通过开环聚合反应合成不同组分高分子聚合膜PLLA139-PLL131,PLLA77-PLL72,PLLA45-PLL246,将人骨髓基质细胞接种至不同组分聚合膜PLLA-PLL表面、左旋聚乳酸及商品化的细胞培养板,寻找最佳PLLA-PLL组分。结果与结论:与左旋聚乳酸比较,不同组分PLLA-PLL聚合膜细胞黏附量均升高,以PLLA77-PLL72聚合膜组增高显著(P<0.05),所以最佳组分为PLLA77-PLL72,连续培养结果显示PLLA77-PLL72聚合膜表面骨髓基质细胞骨架蛋白表达丰富,清晰有序,增殖实验也证实了PLLA77-PLL72聚合膜可促进骨髓基质细胞增殖。

左旋聚乳酸/壳聚糖/羟基磷灰石复合仿生支架修复骨缺损的实验

目的:评价左旋聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石(poly(L-latic acid)/chitosan nano-fibers/nano-hydroxylapatite,PLLA/CSNF/nHA)复合仿生支架联合骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)修复新西兰兔桡骨大段缺损的可行性。方法:二次相分离法制作PLLA/CSNF/nHA仿生支架,并与新西兰兔的3代BMSCs复合。制作新西兰兔桡骨1.5 cm段状缺损模型27只,实验组缺损处植入PLLA/CSNF/nHA/BMSCs复合物、对照组植入PLLA/CSNF/nHA仿生支架、空白组不做处理,于术后第4、10、16周通过大体形态观察、放射学检查和组织学检查等方法评价缺损修复情况。结果:术后末次观察,实验组已完成缺损修复,材料完全降解;对照组部分修复,仍残留部分缺损;空白组缺损主要由纤维结缔组织填充。结论:PLLA/CSNF/nHA复合支架的仿生结构具有良好的生物相容性,联合BMSCs在生物体内可以加快新骨生成,完成新西兰兔大段骨缺损的修复。

人脂肪来源干细胞与左旋聚乳酸/聚己内酯支架的体内外生物相容性研究

目的观察人脂肪来源干细胞(Human adipose-derived stem cells,hADSCs)在左旋聚乳酸/聚己内酯(Poly-Llactide/Polycaprolactone,PLLA/PCL)复合支架材料中的生长情况及其生物相容性。方法体外分离、培养和扩增hADSCs,制备PLLA/PCL复合支架。取PLLA/PCL浸提液培养hADSCs,CCK-8法检测细胞活力,评价支架的细胞毒性。hADSCs传代扩增后,接种到PLLA/PCL支架材料上。体外培养1周,裸鼠皮下分别培养1周、2周,HE染色观察细胞在支架上的生长情况。免疫荧光检测裸鼠体内复合支架材料内细胞平滑肌肌动蛋白(Smooth muscle actin,SMA)表达情况。结果hADSCs在PLLA/PCL浸提液中可保持较高的增殖率,表明PLLA/PCL浸提液无细胞毒性。hADSCs接种于PLLA/PCL支架上,经体外、体内培养后,均能长入PLLA/PCL支架的孔隙内,且体内培养比体外培养有更多的细胞长入支架内部。经体内培养后,复合细胞的支架比单纯支架有更多的细胞渗入支架内部。细胞材料复合物体内培养2周后,免疫荧光检测发现,支架材料内部分细胞SMA表达阳性。结论 PLLA/PCL复合支架材料,安全无毒,与hADSCs生物相容性好,可作为种子细胞的载体用于组织工程膀胱缺损修复的研究。