载骨髓间充质干细胞的高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜修复大鼠长期鼓膜穿孔

背景:近年来出现许多新颖的鼓膜修补材料,包括贴片、3D打印支架等,然而经过这些材料修补后的鼓膜在厚度和内部结构上不同于天然鼓膜。目的:探究载骨髓间充质干细胞的高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜修补大鼠长期鼓膜穿孔的效果。方法:利用静电纺丝技术分别制备聚己内酯、聚己内酯-胶原与高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜,表征支架的表面形态、孔隙率及细胞相容性。取50只雄性SD大鼠,使用无菌23号针头刺破双耳鼓膜后下部联合丝裂霉素C、氢化可的松用药法建立鼓膜穿孔模型;造模12周后,采用随机数字表法将大鼠分为5组:空白对照组不进行任何治疗,其他4组鼓膜穿孔处分别植入聚己内酯纳米纤维膜(聚己内酯组)、聚己内酯-胶原纳米纤维膜(聚己内酯-胶原组)、高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜(高孔聚己内酯-胶原组)与载骨髓间充质干细胞的高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜(载细胞高孔聚己内酯-胶原组),每组10只,支架植入1,2,3,4周利用耳内镜检查鼓膜愈合情况,植入4周后进行鼓膜组织苏木精-伊红、Masson染色与Ki-67免疫组化染色观察。结果与结论:①支架表征:扫描电镜显示相较于其他纳米纤维膜,高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜具有排列更加整齐的纳米纤维结构与更大的表面孔径,并且孔隙率更高(P<0.001);细胞活死染色显示,骨髓间充质干细胞在3种支架上附着良好,其中高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜上的活细胞数量多于其他两种支架;阿尔马兰染色显示,高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜上的骨髓间充质干细胞增殖率高于其他两种纤维膜;②动物实验:除空白对照组外,随着纤维膜植入时间的延长,其他4组大鼠鼓膜逐渐愈合,其中载细胞高孔聚己内酯-胶原组愈合速度最快;苏木精-伊红、Masson与Ki-67免疫组化染色显示,载细胞高孔聚己内酯-胶原组大鼠鼓膜厚度适中且具有3层结构,其中胶原纤维层均匀一致,与正常鼓膜相似,鼓膜修复质量好于其他纤维膜组;③结果表明:载骨髓间充质干细胞的高孔聚己内酯-胶原纳米纤维膜不仅能够快速修补鼓膜穿孔,而且新愈合鼓膜在组织结构和厚度上类似于正常鼓膜。

聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的制备及力学性能

针对生物陶瓷在大段骨缺损的修复重建中韧性不足的问题,采用数字光处理技术和涂层工艺,制备了集高强度韧性一体化的生物陶瓷β-磷酸三钙/聚己内酯复合支架,并研究了聚己内酯涂层浓度对复合支架抗压抗弯性能和微观形貌的影响。实验结果表明:聚己内酯涂层可有效提高β-磷酸三钙陶瓷支架的力学性能,复合支架的强度和韧性均与聚己内酯涂层浓度呈正相关性;随着聚己内酯涂层浓度的提高,复合支架的可靠性显著提高,涂层效果有明显的改善,但不均匀现象也越明显;结合力学性能和微观形貌评价发现,0.20 g/mL聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的综合性能最佳。该研究可为制备满足骨生长到骨强化两阶段力学性能要求的复合支架提供参考。

烷氧基金属化合物引发ε-己内酯开环聚合研究

在反应温度160℃、反应时间7 h条件下,以烷氧基金属化合物(A-17)为活性种引发ε-己内酯开环聚合制备聚ε-己内酯(PCL),利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)分析了产物的微观结构,考察了ε-己内酯单体转化率(η)和产物数均相对分子质量(M n)及多分散性指数(PDI)随反应时间的变化,探讨了该条件下的聚合反应动力学及反应机理。结果表明:1 H-NMR表明产物中的聚合物为PCL,产物中有未反应的ε-己内酯;η随着反应时间的延长而升高,反应初期η增长快,反应后期η增长速度降低,反应7 h时η为90.16%;反应时间从5 h延长到6 h,产物PCL的M n从37788增长到54953,PDI从1.55降低到1.31,反应时间延长到7 h时产物PCL的M n降低到53778,PDI上升到1.43;A-17引发ε-己内酯开环聚合反应为一级反应,反应机理为活性阴离子配位聚合。

聚己内酯和β-磷酸三钙复合支架经血小板衍生生长因子BB修饰后的促血管生成作用

背景:组织工程技术的发展为骨缺损的修复重建提供了新的思路,但是血管化问题使组织工程骨应用于临床受到了制约。血小板衍生生长因子在促进骨细胞形成的同时也可促进骨组织中血管的形成。目的:观察聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架对骨髓间充质干细胞成骨分化及人脐静脉内皮细胞增殖、黏附的影响,以及修复骨缺损的效果。方法:①利用3D快速成形机制备聚己内酯/β-磷酸三钙支架(记为PCL/β-TCP支架),将支架浸渍于血小板衍生生长因子BB溶液中制备聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架(记为PCL/β-TCP/PDGF BB支架)。②体外实验:将骨髓间充质干细胞、人脐静脉内皮细胞分别接种于两种支架上,检测骨髓间充质干细胞的成骨分化情况,检测人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附与成血管基因表达。③体内实验:取21只成年大鼠,建立双侧胫骨缺损模型,实验组植入PCL/β-TCP/PDGF BB支架,对照组植入PCL/β-TCP支架,空白组不植入支架,每组7只。术后12周,进行Micro-CT扫描、骨组织形态学观察及成骨与成血管基因检测。结果与结论:①体外实验:与PCL/β-TCP支架相比,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充干细胞的成骨分化,促进人脐静脉内皮细胞的增殖与黏附,促进人脐静脉内皮细胞血管内皮生长因子、CD31 mRNA的表达。②体内实验:Micro-CT扫描显示,空白组可见明显的骨缺损,对照组、实验组均可见大量新生的骨组织,实验组修复效果更明显。苏木精-伊红染色、Masson和番红固绿染色显示,空白组没有明显骨组织形成;对照组可见大量成熟度较高的骨基质及相对较少的不成熟软骨组织;实验组可见大量的骨样组织及成熟度较高的软骨组织,大部分髓腔再通。RT-PCR检测显示,实验组骨形态发生蛋白2、碱性成纤维细胞生长因子、碱性磷酸酶、骨钙素、血管内皮生长因子、CD31的mRNA表达量均高于对照组(P<0.05)。③结果表明:相比于PCL/β-TCP支架,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化、人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附并表达成血管相关基因,促进骨缺损的修复。

三(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)镧配合物催化合成星形聚己内酯

分别以三乙醇胺和四乙醇乙二胺为引发剂,用三(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)镧(La(DBMP)3)作催化剂,催化ε-己内酯开环聚合,制备了三臂和四臂星形聚己内酯.通过1HNMR表征了聚合物的星形结构以及分子量.研究表明,每一个催化剂分子可与多个引发剂分子作用,当三乙醇胺与La(DBMP)3的摩尔比值为1.7～6.4时,均可制得纯净的三臂星形聚己内酯.通过调节ε-己内酯与多元醇的摩尔比值,可以改变星形聚己内酯的分子量,实现聚合产物分子量可控.

聚氨酯绷带用PEG-CL-LA共聚物的制备及其性能的研究

以辛酸亚锡为催化剂,聚乙二醇(PEG)为起始剂,ε-己内酯(CL)和乳酸(LA)为原料,在170℃和高真空的条件下直接缩聚合成了不同数量CL单元与LA单元的二元醇共聚物(PLCA)。PLCA与过量的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)及少量叔胺类催化剂混合,在70℃反应,得到异氰酸酯封端的共聚物混合胶体(PLCA-PU),并涂覆在聚酯多孔编织带上制备出聚氨酯绷带。保持PEG的量,改变CL和LA的比例和异氰酸酯的量,得到一系列的PLCA和PLCA-PU。对它们的结构进行了分析,并对聚氨酯绷带的固化时间、径向压缩力值进行了测试。研究结果表明:成功制备了PLCA和PLCA-PU;当R=5、n(PEG)∶n(CL)∶n(LA)=1∶6∶7时,PLCA-PU制备的绷带的固化时间为383 s,压缩力值最高能达到19.4 N;选用合适的物料配比可以满足绷带尽快固化、具有合适刚性强度的要求。

聚己内酯二元醇的合成研究

以二乙二醇为起始剂,金属羧酸盐CAT-1为催化剂,通过ε-己内酯开环聚合反应制备了聚己内酯二元醇,采用核磁共振氢谱和碳谱进行了结构表征。实验结果表明:在达到反应温度(160℃)后的最初10 min,ε-己内酯转化率快速升高,从21.41%(0 min)升高到98.74%(10 min),反应15 min时即可达到99.43%,反应时间从2 h到5 h,ε-己内酯转化率变化幅度较小;随着反应时间的延长,产物酸值(KOH)从0.53 mg/g(1 h)降低到0.19 mg/g(5 h),氮气吹扫可有效降低产物中的酸性成分,产物M_n从1 790(1 h)升高1 990(5 h),而羟值(KOH)从62.69 mg/g(1 h)降低到56.38 mg/g(5 h),M_n与羟值的变化与酯交换反应有关。聚合反应动力学研究表明ln([M]_(0)/[M]_(t))与t成线性关系,该聚合反应为一级反应,属于活性聚合。

氧化玉米淀粉-聚己内酯基抗菌膜的制备及性能

通过简便的“一锅法”对氧化玉米淀粉(OCS)进行线性接枝吲哚-3-乙酸(IAA),成功制得了新型氧化玉米淀粉基抗菌材料(OI)。然后,将OI与聚己内酯(PCL)进行共混成膜,制得了氧化玉米淀粉-聚己内酯基抗菌膜(PO)。通过FTIR、UV-Vis-NIR分光光度计、XRD、视频光学接触角测量仪、电子拉力机对所制备的OI、PO的结构和性能进行了表征和测试,并评价了PO的抗菌性能和生物相容性。结果表明,IAA与OCS主要通过酯化反应进行结合,制备的OI的取代度为60%、最低抑菌浓度为0.50 g/L,远低于传统抗生素和大分子壳聚糖抗菌材料的用量。随着OI用量的增加,PO结晶度下降,透光率下降,接触角略有下降,而抗拉强度先增加后降低再增加。当m(PCL)∶m(OI)=4:1时,制备的PO-20表现出良好的非浸出性、生物相容性。PO-20对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为(15.2±0.10)和(15.0±0.07)mm。

卟啉为核的星形聚己内酯-嵌段-聚乙二醇的合成及释放性能

目的:克服传统小分子卟啉药物的自淬灭,获得含卟啉药物核的靶向型高分子纳米微粒。方法:通过开环聚合和酯化反应合成了卟啉为核的聚己内酯-嵌段-聚乙二醇(SPPCL-b-PEO)共聚物,并利用凝胶渗透色谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外可见光谱对其进行了表征。荧光探针法分析SPPCL-b-PEO的光动态效率。透射电镜观察SPPCL-b-PEO的自组装行为。紫外可见光谱分析SPPCL-b-PEO的载药及释放性能。结果:共聚物中大分子聚己内酯-聚乙二醇(PCL-PEO)骨架能有效延缓卟啉内核的自淬灭。随着共聚物中亲水聚己内酯(PCL)链段质量分数的减小,自组装胶束的形态由球状变为蠕虫状。负载多柔比星的SPPCL-b-PEO纳米微球具有较高的载药量和包封率,且体外释放具有pH依赖性。结论:潜在的卟啉核以及对pH 5～6的肿瘤组织靶向性使SPPCL-b-PEO满足抗肿瘤光动力治疗和肿瘤靶向给药系统的要求。

ε-己内酯聚合反应的研究

研究了己内酯开环聚合中聚合时间、聚合温度、及以乙二醇 -钛酸丁酯作为引发剂的用量对聚合物的影响 ,得出了己内酯开环的较佳反应条件 (反应温度为 140℃ ,反应时间为 7h)并拟合出在该反应条件下聚合产物的分子量与乙二醇的关系式 M=15 0 .4 6( Vρ/m) -0 .5315。聚己内酯结构用红外、核磁共振和

一种聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯磁性共聚物微球的制备

通过开环聚合的方法合成了聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯共聚物,以聚乙二醇为致孔剂,采用溶剂扩散法制备磁性聚合物多孔微球。结果表明微球为多孔结构,孔与孔相连,同时微球具有超顺磁性。

聚β-羟基丁酸酯和聚ε-己内酯的酯交换反应

以辛酸亚锡为催化剂 ,研究了聚 β 羟基丁酸酯 (PHB)与聚ε 己内酯 (PCL)在液相条件下的酯交换反应 .讨论了反应时间 ,反应温度和催化剂浓度对酯交换反应的影响 .采用1 3C NMR ,FTIR ,DSC ,WAXD和TGA等方法对PHB和PCL共聚酯 (PHB co PCL)的结构进行了表征 ,并对其结晶行为、晶体结构和热稳定性进行了研究 .结果表明 ,通过酯交换反应 ,所得到的共聚酯为嵌段共聚物 .提高反应温度和延长反应时间有利于酯交换反应的发生 .随着酯交换量的增加 ,PHB co PCL的结晶行为发生很大的变化 .但是 ,PHB co PCL晶体结构并没有因为PCL链段的引入而发生变化 。

聚ε-己内酯的合成、改性和应用进展

综述了近年来聚 ε-己内酯均聚物、共聚物的合成方法及其在生物医用上的应用 ,同时也叙述了聚ε-己内酯共混物体系的制备和相容性研究。

ε-己内酯均聚物及共聚物的合成与表征

分别以D,L-乳酸和L-乳酸为原料制得D,L-丙交酯(D,L-LA)和L-丙交酯(L-LA);以辛酸亚锡为内酯开环聚合引发剂,用ε-己内酯(ε-CL)开环均聚合制备聚ε-己内酯,考察了引发剂用量、聚合时间和温度等对聚合产物特性黏数的影响。由ε-CL与D,L-LA和L-LA共聚合制得聚(ε-己内酯-D,L-丙交酯)和聚(ε-己内酯-L-丙交酯),并用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、差示扫描量热法、X射线衍射等对聚合物的结构进行表征;力学性能测试结果表明,聚(ε-己内酯-L-丙交酯)具有很好的弹性和较高的断裂伸长率。

二(芳氧基)稀土(Ⅱ)配合物催化ε-己内酯开环聚合

系统地研究了二（２，６二叔丁基４甲基酚基）钐［（ＡｒＯ）２Ｓｍ（ＴＨＦ）４］催化ε己内酯的开环聚合，发现它具有很高的催化活性并显示“活性”聚合的特点，在甲苯中，当［Ｍ］／［Ｉ］＝２０００（摩尔比），６０℃，１ｈ，转化率可达９８％．并比较了不同的两价稀土化合物的催化活性．通过核磁分析末端基结构的方法，研究了（ＡｒＯ）２Ｓｍ催化己内酯开环聚合的引发机理，发现催化剂首先与己内酯反应，生成三价烯醇式稀土化合物，后者引发己内酯聚合．

辛酸镁催化L-丙交酯与ε-己内酯共聚及其共聚物结构与性能研究

以无毒性的辛酸镁为催化剂催化L-丙交酯和ε-己内酯本体开环共聚合,制备了一系列不同单体配比的共聚物.首先用1H-NMR跟踪了共聚合单体转化率,显示L-LA聚合速率显著快于ε-CL.用13C-NMR分析共聚物微观结构和计算单体单元平均序列长度(LLLe和LCe),表明聚合过程中酯交换反应导致单元序列结构重新分布.随着反应进行,LLLe急剧下降而LCe逐渐增加后稍有降低,游程数逐渐增大,共聚物无规度提高.反应初期主要是一级酯交换反应,二级酯交换反应导致的CLC序列结构在反应后期才观察到.由Fineman-Ross法计算出L-丙交酯和ε-己内酯的竞聚率分别为rLA=23和rCL=0.22,表明在聚合反应初期L-LA单体优先插入聚合物增长链端,形成LL单元长嵌段结构.共聚物组成显著影响单元序列长度,各序列长度随相应单体加入量增加而增长.二级酯交换系数(TII[CLC])随ε-CL含量增加而增大.对于整个组成范围内,根据竞聚率计算的LLLr值始终要大于聚合产物的LLLe,而LCr计算值小于或接近LCe实验值.因此,共聚物单元序列分布随共聚物投料比和反应时间而改变,趋向于无规分布.以DSC和XRD分析了共聚物热性能和结晶性,表明共聚物结晶性与单元序列长度密切相关.所有共聚物只有一个玻璃化转变温度Tg,符合无规共聚物的Fox方程,说明所得共聚物为无规共聚物,或者说包含有相容性嵌段成分的共聚物.

壬苯醇醚聚ε-己内酯电纺纤维膜的表征及释放

目的以聚ε-己内酯为成纤维材料制备载有壬苯醇醚的膜,开发具有一定缓释特征的外用避孕药膜。方法将壬苯醇醚与聚ε-己内酯共同溶解于二氯甲烷中得均相溶液后静电纺丝,对所得纤维膜采用扫描电子显微镜,广角X-射线衍射,差示热分析进行表征,分析壬苯醇醚与聚ε-己内酯的结合状态,I2-IK显色法测定从纤维释放至介质中的壬苯醇醚量,绘制释放曲线并对其进行拟合。结果所得纤维均为微米级,添加壬苯醇醚后,纤维直径明显增加,壬苯醇醚与聚ε-己内酯有着较好的结合,壬苯醇醚突释明显,15 min至2 h期间呈现缓释,2 h后纤维释放壬苯醇醚达平台期,随着包载量的增高,突释量和平台期放量也随之增高,且成线性。释放曲线线性拟合后时间与释放百分量的关系符合2种方程。结论以聚ε-己内酯为载体材料包裹壬苯醇醚可以电纺得到微米级纤维所形成的膜,其释放行为满足作为新型理想外用杀精子药剂进行使用的条件。

过氧化物引发交联聚ε-己内酯的研究

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,对聚ε-己内酯(PCL)进行交联,研究了过氧化物含量,交联温度和交联时间对交联反应的影响,较高的交联温度可以提高BPO引发交联反应的速率.采用DSC、WAXD和DMA等方法对交联后聚ε-己内酯的结晶行为、玻璃化转变、力学性能及其生物降解特性进行了研究.结果表明,交联PCL的结晶度下降,熔点降低,玻璃化转变温度降低,但结晶温度有所提高.交联PCL的断裂伸长率和杨氏模量均下降.但是仍具有完全的生物降解能力.

具有抗凝功能的可交联四臂星形聚己内酯的合成及其电纺丝加工的初步研究

采用季戊四醇/辛酸亚锡引发体系通过开环聚合制备了四臂星形聚己内酯。将丙烯酰氯和肝素分别引入到四臂聚己内酯的端基上,以赋予材料可交联和抗凝性能。采用GPC、红外、核磁等表征了四臂星形聚己内酯的结构与性能。静态接触角和吸水率测试结果显示接枝肝素后聚己内酯的亲水性明显增强。采用紫外定量表征了肝素化聚己内酯表面的肝素含量,体外凝血时间的明显延长说明了肝素化后材料具有了抗凝性能。在添加适量光引发剂的情况下用紫外光对含有丙烯酰氯基团的肝素化聚己内酯进行了原位交联,力学测试表明光照后材料的拉伸强度明显提高。最后对材料通过静电纺丝技术成型管状支架作了初步研究,表明本文合成的抗凝可交联聚己内酯材料在血管组织工程领域具有良好的应用前景。

L-肉毒碱复合聚乙二醇-b-聚ε-己内酯纤维的W/O乳液电纺制备及表征

目的用油包水乳液静电纺丝法制备并评价包载有L-肉毒碱的聚乙二醇-b-聚ε-己内酯电纺纤维毡。方法将L-肉毒碱溶解在水中为水相,将聚乙二醇与聚ε-己内酯嵌段质量比为1∶75的共聚物和1∶5的共聚物溶解在二氯甲烷中为油相,混合并超声形成W/O乳液后静电纺丝得纤维毡。扫描电子显微镜观察纤维毡形态并用图形软件进行纤维直径分布分析,广角X-射线衍射扫描观察纤维表面结晶状态,差示扫描量热评价药物在高分子材料中的结合状态,高效液相色谱测定药物体外释放结果。结果随着油相中聚乙二醇与聚酯嵌段质量比为1∶75和1∶5两种共聚物的含量比例由高到低,纤维形状由直径较均匀的纤维向直径不均匀的纤维转变,最终形成连接珠形态,平均直径和最大直径逐渐增高。所得纤维表面光滑无结晶态物质析出,X-射线衍射没有发现L-肉毒碱特征峰出现。差示扫描量热结果显示L-肉毒碱的加入使纤维的玻璃化温度降低。随着平均直径的增高,L-肉毒碱释放速率逐渐减慢。结论采用较高相对分子质量聚酯作为成纤材料,相对分子质量较低且聚乙二醇嵌段比例较高的嵌段聚酯为乳化剂,可制得载L-肉毒碱纤维毡作为局部药物控制释放系统。