聚羟基丁酸/羟基戊酸共聚酯构建引导骨组织再生膜的实验研究

目的探讨聚羟基丁酸/羟基戊酸共聚酯[poly(hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),PHBV]构建引导骨组织再生膜的可行性。方法制备犬胫骨骨缺损模型,实验组覆盖PHBV膜,空白对照组不覆盖膜。术后2、4、8和12周取材,观察PHBV膜体内降解性及引导骨再生的效果。结果①PHBV膜在体内可缓慢降解;②膜覆盖组术后第2周即可见新骨形成,12周时骨缺损区已完全为新骨充填,骨再生量明显优于对照组。结论PHBV膜能引导骨组织再生,有可能成为一种较理想的引导骨组织再生的天然膜材料。

聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯纤维干法纺丝成形研究

从生物源聚合体聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯(PHBV)出发,对其干法纺丝成形作了探索。重点研究了纺丝原液的流变行为,初生纤维截面形态,初生纤维可拉伸性能随存放时间的变化,拉伸过程对纤维力学性能的影响等。结果表明,用干法纺丝制备的PHBV初生纤维具有较好的可拉伸性,但需严格控制初生纤维的存放时间;经拉伸及后处理,PHBV纤维的断裂强度可以达到1.8cN/dtex以上,断裂伸长可以达到40%以上。

代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种新型生物可降解材料,其性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的摩尔百分含量密切相关。本研究在两株嗜水性气单孢菌Aeromonas WQ和Aeromonas hy-drophila 4AK4中分别引入了编码酯酰辅酶A脱氢酶的yafH基因和编码合成3-羟基丁酸-CoA的phbA和phbB基因,将A.hydrophila WQ合成的PHBHHx中的3HHx的摩尔含量由3％-5％提高到20％以上;而A.hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量则由15％左右降低到3％～12％。成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控。

3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯的血管内生物相容性(英文)

背景:可降解聚合材料3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate,PHBHHx)具有良好的机械性能和生物可降解性。目的:在体研究PHBHHx的血管内生物相容性。方法:采用脱细胞羊肺动脉为支架,以PHBHHx涂层,构建复合补片,植入新西兰兔腹主动脉内,以脱细胞未涂层羊肺动脉片作为对照。分别于植入后第1,4,12周取出移植补片进行组织学、免疫荧光染色、扫描电镜和钙含量测定。结果与结论:复合补片管腔面光滑无血栓,内膜增生适度,再细胞化完全;免疫荧光染色可见新生内膜组织中类内皮细胞呈CD31阳性反应,单层连续排列,间质细胞呈平滑肌肌动蛋白阳性反应;复合补片的钙含量明显低于未涂层羊肺动脉片。说明PHBHHx的血管内生物相容性满意,是心血管组织工程较为理想的腔内涂层材料。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的制备及其性能

为获得高质量的聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)双组分材料,利用正交试验,采用不同熔融共混工艺参数制备了9种质量比为50∶50的PHBV/PP-g-MAH共混材料,优化正交工艺并研究其对共混材料的机械性能、相形态、结晶性能和热稳定性的影响.结果表明:PHBV/PP-g-MAH材料的优化共混工艺为共混温度180℃,螺杆转速40r/min,共混时间3min;在优化后的共混工艺条件下,PP-g-MAH分散相的数量平均半径和体积平均半径最小,分别为8.6μm和9.4μm,与力学性能分析结果吻合;在不同共混工艺参数下,PHBV/PP-g-MAH材料呈现不同的"海-岛"相分布,PHBV呈现不同的结晶度;当降温速率增大时,共混体系各组分结晶峰变宽,结晶温度减小,共混体系中PHBV的结晶温度明显提高;共混体系中PHBV的起始热分解温度达到了250℃,其热稳定性得到明显改善.

三维打印制备掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架

背景:由于三维打印技术便捷、快速、操控性强的突出优点及可构建复杂形状的能力,在组织工程支架制备领域表现出无可比拟的优势。目的:利用三维打印技术制备掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架,并进行表征及细胞相容性实验。方法:利用三维打印技术制备含铁摩尔百分比分别为0%,5%,10%,15%的掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架,分别记为0Fe-MCS/PHBHHx、5Fe-MCS/PHBHHx、10Fe-MCS/PHBHHx及15Fe-MCS/PHBHHx;扫描电镜观察支架浸泡于模拟体液前后的微观结构。将成骨细胞株MC3T3-E1分别接种于4组支架上,培养1,3,7 d,CCK-8法检测细胞增殖;培养7,14 d,检测细胞碱性磷酸酶活性。结果与结论:(1)与浸泡前相比,在模拟体液中浸泡3 d后,各组支架上出现了由矿化而形成的球形颗粒;(2)培养第1天,4组间细胞增殖无差异;培养第3天,15Fe-MCS/PHBHHx组细胞增殖显著高于其他3组(P<0.05);培养第7天,10Fe-MCS/PHBHHx组、15Fe-MCS/PHBHHx组细胞增殖明显高于0Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05),且15Fe-MCS/PHBHHx组高于10Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05);(3)培养第7天,4组细胞碱性磷酸酶活性无差异;培养第14天,5Fe-MCS/PHBHHx组、10Fe-MCS/PHBHHx组、15Fe-MCS/PHBHHx组细胞碱性磷酸酶活性明显高于0Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05),15Fe-MCS/PHBHHx组支架显著高于其他3组(P<0.05);(4)结果表明,掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架具有促进细胞增殖和成骨分化的能力。

聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯)降解菌株的选育及其降解特性

从工业污水中筛选出一株可高效降解聚（3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯）（P3/4HB）的真菌菌株,经形态学鉴定和系统发育学分析,鉴定该菌株为烟曲霉,命名为Aspergillus sp.DS0906。该菌株还能够特异性降解高分子聚酯聚3-羟基丁酸酯、聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基戊酸共聚酯）和聚丁二酸丁二醇酯,但是不能降解聚乳酸和聚ε-己内酯。菌株发酵粗酶液的最适反应温度为60℃,在10～50℃之间酶的温度稳定性较好,最适反应p H值为6.0,在p H=6.0～8.0的范围内稳定性较高。Aspergillus sp.DS0906粗酶液降解P3/4HB的产物为羟基丁酸单体,推测降解酶以每次剪切一个羟基丁酸单元的外切酶模式发挥降解作用。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的相容性

为给熔喷非织造材料的制备提供理论参考,采用熔融共混的方法分别制备了质量比为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100的熔喷用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)共混材料。利用差示量热扫描仪、X射线衍射仪和红外光谱仪分别对PHBV/PP-g-MAH共混体系的相容性进行了研究,并用扫描电镜观察了共混体系的相分布形态。结果表明:共混体系出现了分离的玻璃化温度,表明2种组分总体不相容;在衍射角22.8°处没有出现PHBV的衍射峰,说明PP-g-MAH改变了PHBV结晶区的分子链排列;在1 710 cm-1处共混体系出现新的吸收峰,即二者之间的化学键生成了酯基;当共混比例不同时,共混体系呈现不同的"海-岛"相分布形态。

熔喷非织造用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸双组分生物降解材料的可纺性能

采用熔融共混法制备了质量比为100/0、75/25、50/50、25/75、0/100的熔喷非织造用PHBV/PLA共混材料,分别采用热重分析法(TG)、熔融指数法(MFI)、热台偏光镜法(POM)和毛细管流变法对共混材料的可纺性能进行了研究,并对其初生纤维的纺丝性能给予了初步评价。研究表明:PHBV的热稳定性差,加工窗口窄且熔体流动性差,PHBV/PLA共混材料的热稳定性和熔体流动性明显改善;PHBV结晶速率快,PLA对PHBV的结晶具有稀释作用;PHBV/PLA共混物为典型的切力变稀型流体,PHBV对温度和剪切速率变化敏感度高,PHBV/PLA共混材料的表观黏度随PLA含量的提高而有所增大,但均小于纯PLA;PHBV纤维发黏现象严重,纺丝困难,随着共混材料中PLA含量的提高,纺丝性能提高,初生纤维表面变得光滑。

纺粘非织造用聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)的可纺性

为获得高质量的聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PLA/PHBV)双组分生物降解纺粘非织造材料,对PLA/PHBV母粒的相对分子质量及分布、熔体指数、热力学、结晶和流变性能进行了研究,并对PLA/PHBV纺粘纤维的热力学和结晶性能进行了探讨。结果表明:PLA/PHBV母粒重均分子质量约为120 000,分布指数为1.99;热失重起始热分解温度为285℃,适宜纺粘非织造挤出加工,合适的纺粘加工温度约为210℃。PLA/PHBV熔体在剪切速率小于1 000 rad/s时,表观黏度对剪切速率变化敏感;熔体对温度的敏感程度随着剪切速率的增大而降低。纺粘加工工艺对PLA/PHBV原料的热力学和结晶性能影响显著。与PLA/PHBV母粒相比,纺粘纤维结晶度下降明显,但非晶区取向程度提高。

3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯纳米颗粒作为雷帕霉素缓释载体的应用研究

目的研究生物可降解高分子材料3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)作为疏水性药物雷帕霉素缓释载体的效果及其体外条件下对疏水性药物的缓释情况。方法超声乳化分散法制备PHBHHx载药纳米微球,颗粒尺度分析仪对颗粒粒径进行表征,透析袋法进行雷帕霉素体外缓释,高效液相色谱法检测雷帕霉素释放量。用包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒处理体外培养的PC3细胞,MTT法检测细胞活力,Western blot检测mTOR底物p70S6K磷酸化情况。结果包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒平均粒径为211.4nm,对雷帕霉素的包封率为92.5%,包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒可以实现雷帕霉素的体外缓释,且能够抑制人前列腺癌细胞系PC3的体外增殖和胞内p70S6K的磷酸化。结论 PHBHHx是一种很有潜力的疏水性药物包封和递送载体材料。

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯负载人骨髓间充质干细胞在骨组织工程中的应用

背景:3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯(P3HB4HB)是近年来受到重视的聚羟基脂肪酸酯族组织工程支架材料,具有良好的生物相容性和细胞黏附性以及优良的力学性能,在组织工程研究领域显示出良好的应用前景。目的:验证P3HB4HB支架材料与人骨髓间充质干细胞的体外生物相容性及体内异位成骨能力。方法:(1)将第5代人骨髓间充质干细胞种植于P3HB4HB三维支架上使用成骨诱导液培养5 d,采用吖啶橙荧光染色及扫描电镜观察细胞在支架上的生长情况;(2)将第5代人骨髓间充质干细胞种植于P3HB4HB支架上体外使用成骨诱导液培养为实验组,不使用成骨诱导液培养为对照组,两组培养14 d后分别植入裸鼠皮下,植入后16周时取出行苏木精-伊红染色,Vonkossa染色和Ⅰ型胶原免疫组化染色检测植入物体内异位成骨情况。结果与结论:(1)吖啶橙荧光染色显示细胞黏附于支架材料表面,生长良好;(2)扫描电镜观察成骨诱导的人骨髓间充质干细胞在P3HB4HB支架上生长良好,细胞产生丰富的细胞外基质;(3)植入16周时大体观形成骨样组织,Vonkossa染色、Ⅰ型胶原染色呈阳性,苏木精-伊红染色见较多成骨细胞,有典型的骨陷窝出现,对照组无骨组织形成;(4)研究表明P3HB4HB适合作为骨组织工程支架材料。

竹粉/聚羟基丁酸戊酸共聚酯复合材料的结构性能

以竹粉和聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)为原料,采用高温熔融共混挤出法制备了竹粉/PHBV复合材料,研究了不同竹粉含量对复合材料的力学性能、结晶度、分子结构及热稳定性的影响。结果表明,竹粉的加入提高了竹粉/PHBV复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量,但竹粉和PHBV的界面结合较差;高温复合造成竹粉中少量主成分发生了热降解,而对PHBV的结构影响不大。另外,随竹粉含量的增加,复合材料的结晶度先升高后降低,热稳定性略有降低。竹粉的加入有利于复合材料的成型加工。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸阻燃纤维的制备及其性能

为制备具有阻燃性的生物可降解纤维,将聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)、聚乳酸(PLA)和聚磷酸铵(APP)通过熔融共混方式制备PHBV/PLA/APP复合材料并进行熔融纺丝,同时对其热学性能、热稳定性、拉伸性能和阻燃性能进行表征。结果表明:APP的引入对复合材料的冷结晶温度和熔融温度没有明显影响;随着APP质量分数的增加,复合材料的热稳定性和残炭率提高;随着牵伸倍数的增加,PHBV/PLA/APP复合纤维的断裂强度增大,且其断裂强度随APP的质量分数的增加呈先增加后减小趋势,当APP质量分数为5%时,断裂强度出现最大值;复合纤维的阻燃性能随APP质量分数的增加而提高,当APP质量分数达到10%时,阻燃效果最佳,其极限氧指数为32.3%,阻燃等级达到V-0级,且燃烧过程中无熔滴现象。

羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的反应性挤出

羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的热稳定性差、加工过程降解严重,这成为阻碍其产业化加工推广的最主要因素。本文首先选用羟基封端的聚己二酸异丁二酯(PMPA)和异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)合成聚酯型端异氰酸酯预聚体,进而以该预聚体作为扩链剂对PHBV进行反应性挤出加工。结果表明,经反应性挤出得到的样品,尽管与原PHBV相比,分子量仍有所减小,但与PHBV直接熔融挤出相比,其最终的分子量大大提高。

骨髓间充质干细胞复合表面改性的3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯膜的体外相容性

目的：研究大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）在不同处理工艺的3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯（PHBHHx）膜材料上的生长、增殖情况，为组织工程学筛选出一种新型的适合细胞生长、增殖的生物材料。方法：用全骨髓培养法获得BMSCs，并行免疫荧光鉴定，同时在成骨诱导液中诱导BMSCs，钙钻法检测碱性磷酸酶（ALP），茜素红矿化结节染色；成脂诱导后行油红O染色。将不同处理工艺的材料与第3代BMSCs复合培养1、3、7d，通过扫描电镜、MTT法和中性红染色法分别观察细胞的形态、增殖变化及分布情况。结果：BMSCs免疫荧光鉴定CD44、CD106均呈阳性。经成骨诱导后，ALP呈阳性表达，矿化结节染色呈橘红色；经成脂诱导后，14d油红0染色呈阳性。细胞在经过碱处理或添加5％、10％中药涂层的PHBHHx膜材料表面均生长状态良好，增殖活力强且分布均匀。结论：经过碱处理的，且含5％、10％中药涂层的PHBHHx膜，具有良好的BMSCs相容性，可以作为一种新型的生物材料应用于组织工程。

3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯在心血管组织工程中的应用

为了研究可降解聚合材料3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate,PHBHHx)的血管内生物相容性,采用脱细胞羊肺动脉为支架,以PHBHHx涂层,构建复合补片(Hybrid patch),植入New Zealand兔腹主动脉内(12只),以脱细胞未涂层羊肺动脉片(Uncoated patch)做为对照(12只)。分别于术后第1、4和12周处死动物,取出移植补片进行组织学、免疫荧光染色、扫描电镜和钙含量测定。结果表明:hybrid patch管腔面光滑无血栓,内膜增生适度,再细胞化完全:免疫荧光染色检测,新生内膜组织中类内皮细胞呈CD31阳性反应,单层连续排列,间质细胞呈现SMA阳性反应;钙含量测定,hybrid patch明显低于uncoated patch(P<0.05)。由此认为:PHBHHx的血管内生物相容性满意,是心血管组织工程较为理想的腔内涂层材料。

生物可降解聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸共混物的相容性和结晶性

针对聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)热稳定性差、易分解的问题,通过与聚乳酸(PLA)采用熔融共混的方法制备不同质量比的PHBV/PLA共混物,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、动态热机械分析仪和X射线衍射仪研究了PHBV/PLA共混物的相容性、热学性能和结晶性等,并用热台偏光显微镜观察了PHBV/PLA共混物的动态热结晶过程。结果表明:PHBV/PLA共混物呈现分离的熔融温度和玻璃化转变温度,X射线衍射曲线上没有出现新的衍射峰,说明PHBV和PLA的相容性较差;PLA的加入提高了PHBV的热稳定性,拓宽了PHBV的熔融加工窗口;随着共混物中PLA比例的增加,共混物的结晶相由"海-岛"相逐渐变成两聚合物分别连续成相。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)复合膜的制备及其性能

为提高聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)膜的抗菌性能,拓展其在食品包装领域的应用,首先利用纤维素纳米纤丝(CNF)表面的不同极性基团,采用原位还原法制备了不同形貌的CNF-Ag杂化材料;然后将其与PHBV复合制得高阻隔性抗菌复合膜材料,并对复合膜材料的微观形貌、结晶性能、热稳定性、化学结构和抗菌性能进行表征与分析。结果表明:引入柠檬酸与抗坏血酸后,CNF-Ag杂化材料表面羧基含量最高可达1.21 mmol/g;CNF-Ag杂化材料和PHBV基体形成了较强的氢键作用,改善了PHBV的结晶性能和抗菌性能,使复合膜的拉伸强度高达66.7 MPa,弹性模量达7.6 GPa,且对金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%。

聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯载生长因子的缓释纳米微球

背景:骨形态发生蛋白2可增加软骨细胞和祖细胞基质的产生,可增强组织金属蛋白酶抑制因子1、sox9基因、Ⅱ型胶原以及聚集蛋白聚糖的表达,具有诱导间充质细胞迁徙、增殖、分化,最终促使软骨、骨形成的作用。目的:制备重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球缓释系统,观察微球生长因子形态和粒径分布、载药量、包封率、体外缓释时间及生物活性。方法:采用复乳-干燥法制备重组人骨形成蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统,体外分离培养猪软骨细胞。实验分为3组:第1组培养液不添加药物做为对照;第2组培养液中添加含20μg/L重组人骨形态发生蛋白2;第3组培养液中添加20μg/L重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球;其中在第2组和第3组又将重组人骨形态发生蛋白2和重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球分别设为55,100μg/L两种的有效浓度,采用MTT法检测微球对软骨细胞增殖的影响,模拟体内条件观察纳米微球的体外缓释性及生物活性。结果与结论:该纳米微球表面光滑圆整,球体大小均匀,粒径为231-415 nm,扫描电镜平均粒径323 nm。微球的包封率和载药量分别为(79.63±0.16)%和(1.92±0.16)%。根据15 d内对重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球的体外释药的观察,保持持续释放重组人骨形态发生蛋白2,且释放的浓度呈增长水平。该微球缓释系统有生物活性,能显著促进猪软骨细胞的增殖,其效应高于单纯重组人骨形态发生蛋白2的效应。提示重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球缓释系统包封率、载药量、体外释药性以及生物活性符合纳米微球的一般规律,能够满足相应的软骨缺损修复要求。