D，L-聚乳酸基形状记忆聚合物的生物安全性和细胞相容性

背景:课题组前期实验研制了输卵管避孕器材料D,L-聚乳酸基形状记忆聚合物,依据国内《生物材料和医疗器材生物学评价技术要求》规定,植入体内的组织工程材料必须进行生物安全评价和细胞相容性实验。目的:观察D,L-聚乳酸基形状记忆聚合物的生物安全性。方法:①内毒素实验:在鲎试剂中分别加入聚合物浸提液、内毒素工作标准品溶液和细菌内毒素检查用水。②致敏实验:在昆明小鼠肩胛骨内侧分别注射聚合物浸提液+弗氏完全佐剂+生理盐水、弗氏完全佐剂+生理盐水,通过皮内诱导、局部诱导和激发阶段,观察动物激发部位皮肤红斑和水肿反应程度。③急性毒性实验:分别在昆明小鼠腹腔注射100%,50%,25%聚合物浸提液及生理盐水。④细胞增殖MTT实验:直接法为将人脐静脉内皮细胞分别接种于聚合物膜、聚乳酸与玻璃片上;间接法为将人脐静脉内皮细胞分别接种于聚合物浸提液、丙烯酰胺溶液及1640培养液。结果与结论:D,L-聚乳酸基形状记忆聚合物材料无细菌污染状况,符合生物安全标准,无致敏性及毒性,并且具有较好的细胞相容性。

4D打印工艺参数对聚乳酸形状记忆特性的影响

4D打印的快速发展拓宽了形状记忆聚合物(SMPs)的应用领域。聚乳酸(PLA)作为一种形状记忆聚合物,凭借其显著的形状记忆特性广泛应用于4D打印。但目前对于PLA形状记忆聚合物打印时工艺参数与形状记忆特性之间的联系还并没有很好地建立起来。通过4D打印技术分析了顶层与底层数、填充率、模型厚度、模型弯曲程度、模型打印方向和赋形温度对PLA模型形状记忆特性的影响,为有效得到各参数对PLA模型形状记忆特性的影响规律,对4D打印完成后的模型进行形状弯曲恢复实验,模型的形状恢复率与形状恢复时间作为影响的评价标准。结果表明,顶层与底层数、填充率的增加均提升了PLA模型的形状恢复率,模型厚度的增加使得恢复率呈现先上升后下降的趋势,弯曲程度的增大会降低模型形状恢复率,侧式打印的模型恢复程度最好,赋形温度的改变也会影响模型形状记忆特性;从恢复时间来看,顶层与底层数、填充率的增加均会延长形状恢复时间,模型厚度与模型弯曲程度的增加也会延长形状恢复时间,平式打印的恢复时间最短,而赋形温度的变化对恢复时间影响不大。

生物降解性形状记忆聚合物及其在生物医学工程方面的应用

综述了生物降解性形状记忆聚合物如聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯等的最新研究进展及其形状记忆机理。聚乳酸、聚己内酯和聚氨酯分别是通过相态转化、物理或化学交联以及相分离来实现形状记忆特性的。着重讨论了生物降解性形状记忆聚合物在生物医学工程领域的应用研究现状,详述了其在药物缓释、医疗器械、骨组织以及手术缝合线方面的应用,并展望了生物降解性形状记忆聚合物今后的发展前景。

形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用

介绍了形状记忆聚合物的最新研究进展,从结构角度分析和探讨了聚合物产生形状记忆效应的原理,并对聚氨酯、交联聚酯、聚合物凝胶等形状记忆高分子材料的特性及其在生物医学工程领域的应用进行了介绍和评价。

聚乳酸基形状记忆输卵管避孕器的制备与应用安全性分析

背景:在选用输卵管避孕节育器材料时,可以使用形状记忆聚合物材料,这种新型材料可以在外界温度影响下发生一定的形状变化,还具备良好的生物降解性,对人体安全无害。目的:制备聚乳酸基形状记忆输卵管避孕器,并分析其应用特点。方法:首先,制备聚乳酸基形状记忆输卵管避孕器。将60只雌性新西兰大白兔随机分为2组,每组30只,实验组在双侧输卵管置入聚乳酸基形状记忆材料避孕器,对照组不置入避孕器。置入后不同时间点进行大体观察、血液及组织学检测。结果与结论:(1)大体观察结果:置入后4周,避孕器表面光滑并发生变形,较置入前明显变粗、变短;置入6周时,避孕器更短更细,部分已见不到避孕器。(2)血液检测结果:置入后6周,两组白细胞、红细胞、血红蛋白、血小板、肌酐、尿素水平比较差异无显著性意义。(3)组织学观察结果:置入后4周,实验组输卵管黏膜层存在明显的水肿和充血现象;置入后6周,实验组输卵管黏膜层存在极少量的淋巴细胞浸润现象,黏膜层水肿和充血现象得到显著改善。(4)结果表明,聚乳酸基形状记忆材料避孕器置入卵管后会发生形变及降解,置入早期会对输卵管壁造成一定的压迫,但未出现细胞毒性,具有良好的应用安全性。

基于聚乳酸的缓慢形状恢复聚合物

由于延性结构化合物在显著变形后可恢复其形状，预计形状恢复材料将可在许多领域进行应用。研究人员报告了一种新型形状恢复聚合物，由与木质素衍生的肉桂酸酯混合的葡萄糖生产的聚乳酸（PLA）组成。不同于现有的形状记忆聚合物，继伸长和应力释放之后，在一段时间内从几个小时到几天，不需要外部刺激，这种新型形状恢复聚合物表现出自发的，但逐渐恢复其原来的尺寸。

仿生光响应形状记忆材料4D打印和形变特性研究

针对深空、深地、深海和极地等极端环境科学探索前沿,利用智能构件的材料–结构–功能一体化增材制造技术,即4D打印技术,以木材的多层网格状结构为生物模本,以聚乳酸为基体,聚己内酯为添加相,氧化石墨烯为光热转换剂,采用直写式3D打印工艺成功制备了具有光响应形状记忆特性的仿生智能材料,研究了该智能材料的响应方式、变形过程、力学强度、变形温度等。结果表明,其能对光与温度刺激做出响应,实现自主形状回复,形变温度降低至55℃左右。在近红外光刺激下,形状固定率高达96%,形状回复率为93%,形状回复时间最快可达9 s。最后演示了在仿生可展开结构和光控释放包裹物结构中的应用,分别实现了按需光驱动展开和可控顺序释放功能,为航空航天可变形结构精准选择、远程控制和快速响应问题的解决提供了一种有效的仿生学新思路和新方法。

哌嗪扩链的形状记忆医用材料聚氨酯脲的合成与表征

研究了以二元环状仲胺哌嗪(PPZ)替代二元伯胺作为扩链剂,以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为偶联剂,以端羟基聚(丙交酯-co-对二氧环己酮)(HO-P(LA-co-PDO)-OH)为软段,采用溶液法合成了一系列新型聚氨酯脲(P(LA-co-PDO)-PPZ-PUU)。1 HNMR表征结果证实了P(LA-co-PDO)-PPZ-PUU的结构。比较了以PPZ和BDA为扩链剂时两反应体系的粘度变化,产物在氯仿中的溶解性、热熔性及其玻璃化转变温度(Tg)随NCO/OH摩尔比的变化。同时研究了其形状记忆性能。结果表明,PPZ反应体系的粘度更低,产物的溶解性和热熔性更好,PPZ可明显减少交联;而且,PPZ的环状结构可明显提高PUU硬段的刚度,从而提高Tg。形状回复时间受温度的影响,回复温度越高,形状回复时间越短。该材料呈现良好的形状记忆性能且形状回复率均可达到95%以上。

人脐静脉内皮细胞在D,L-聚乳酸基形状记忆聚合物上的黏附和增殖行为研究

生物可降解的形状记忆聚合物兼具生物可降解性和形状记忆特性,作为医疗器械植入人体,在完成功能后能够在体液的作用下发生降解,对人体无毒无害,避免了二次手术对病人造成的痛苦以及避免医疗器械长期植入体内存在带来的安全隐患。作为医疗器械植入体,需要具有良好的细胞相容性。实验将D,L-聚乳酸基形状记忆聚合物与人脐静脉内皮细胞在体外复合培养,以考察细胞在材料上的增殖能力。实验中观察了细胞形态(HE染色观察),采用了铺膜法和浸提液法评价了细胞的增殖能力。结果表明:与对照组聚乳酸相比,铺膜法和浸提液法评价细胞的增殖能力所得结论具有一致性,形状记忆材料在细胞黏附和增殖表现良好。

生物医用形状记忆高分子材料

形状记忆聚合物作为一种智能材料,已经在生物医用领域显示出了巨大的应用前景。基于形状记忆聚合物材料的原理,组成和结构可以设计兼具生物降解性、生物相容性等多种功能的新型智能材料。本文综述了三种典型的生物降解性形状记忆聚合物材料(聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯)的发展,从结构上对三种形状记忆聚合物进行了分类讨论,详细分析了不同种类聚合物形状记忆的机理、形状变化的固定率和回复率、回复速率等,并介绍了一些形状记忆聚合物材料在生物医学中的应用。最后对医用形状记忆聚合物未来发展进行了展望:双程形状记忆聚合物及体温转变形状记忆材料将会受到研究者的重点关注。

超临界CO_2中聚乳酸的开环沉淀聚合反应研究

以L-丙交酯为原料、辛酸亚锡为引发剂,在超临界CO2中运用开环沉淀聚合法成功地制备了聚L-乳酸。用粘度法测定了所得聚合物的相对分子质量,用红外光谱和核磁共振分析了聚合物的结构,同时初步探索了反应温度、时间以及CO2压力对聚合物相对分子质量的影响。

4D打印负泊松比聚乳酸心脏支架的体外性能研究

冠心病等心血管疾病的发病率逐年提高,血管支架使用率大幅提升.聚乳酸等形状记忆聚合物生物相容性较好、具有一定生物降解特性,可以用于制备新型心脏支架.心脏支架需要收缩时体积尽可能小,且膨胀时足以撑开堵塞的血管,因此需要具有负泊松比特性.本文基于聚乳酸的力学和形状记忆性能,设计了不同截面胞数的凹六边形负泊松比心脏支架模型,使用4D打印熔融沉积成型技术对其制备,并对血管支架模型的力学性能、形状记忆性能及血管支撑性能等进行测试,分析了支架的不同构型对支架体外性能的影响.同时,进行了有限元数值模拟,弹性模量和泊松比计算结果与实验相吻合.本文提出的模型对于通过4D打印的方式构建在临床上可用的新型血管支架具有重要参考价值.

内消旋丙交酯及其聚合物的研究进展

聚乳酸目前还不能比较经济地运用于生物医药领域，重要原因就在于中间体丙交酯的生产工艺比较复杂，收率偏低，成本偏高。在以D，L-乳酸为原料制备丙交酯的过程中；可同时生成针、消旋丙交酯和内消旋丙交酯两种异构体，从几率上说生成这两种异构体的可能性是1：1。

不同疏水结构的两亲性聚合物对MDCK-MDR1细胞P-糖蛋白功能的影响

目的研究不同疏水结构的两亲性聚合物单甲醚聚己二醇-聚己内酯聚合物(m PEG-PCL)、单甲醚聚乙二醇-聚D,L-乳酸聚合物(m PEG-PDLLA)、单甲醚聚乙二醇-聚(乳酸-羟基乙酸)聚合物(m PEG-PLGA)对P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)外排功能的影响。方法采用薄膜分散法制备聚合物胶束,动态光散射仪测定胶束粒径,芘荧光探针法测定临界胶束浓度(CMC);以P-gp特异性底物罗丹明123(Rhodamine 123,R123)为荧光探针,采用摄取和外排实验评价聚合物及其形成的胶束对MDCK-MDR1细胞P-gp功能的影响。结果m PEG-PCL、m PEG-PDLLA、m PEG-PLGA的粒径分别为(55.9±0.2)、(53.7±1.1)和(61.6±0.6)nm;CMC值分别为2.08、5.42和26.4μg·m L^(-1);摄取实验结果显示,当m PEG-PCL质量浓度在250μg·m L^(-1)、m PEG-PDLLA在1~25μg·m L^(-1)、m PEG-PLGA在1~25μg·m L^(-1)时,可显著增加细胞内R123累积量,表明三者对P-gp外排功能均有抑制作用;外排实验中m PEG-PCL、m PEG-PDLLA、m PEG-PLGA分别在CMC以上、CMC附近及以下、CMC以下时会显著降低R123外排率,与摄取实验结果相对应。结论 m PEG-PCL、m PEG-PDLLA、m PEG-PLGA聚合物对P-gp外排活性均有一定的抑制作用,其作用程度与疏水段结构、聚合物浓度及存在状态有关。