可降解聚合物在骨組織工程中的應(yīng)用進(jìn)展(完整版)
【正文】 在體內(nèi)降解生成乳酸，是糖的代謝產(chǎn)物；PGA在體內(nèi)降解為羥基乙酸，易于參加體內(nèi)代謝。 目前，可降解聚合物用作骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料主要有兩類，一類是天然聚合物，如膠原蛋白、纖維蛋白等；另一類為人工合成聚合物，如聚酯類、聚偶磷氮等。③具有三維立體多孔結(jié)構(gòu)。結(jié)論 復(fù)合型細(xì)胞外基質(zhì)材料的研制是骨組織工程研究中十分重要而迫切的任務(wù)。 器官和組織中的細(xì)胞，其行為不僅取決于細(xì)胞內(nèi)在的基因序列，還在很大程度上受到外界環(huán)境因素的影響，包括細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix,ECM)的相互作用。基質(zhì)材料可加工成三維立體結(jié)構(gòu)，孔隙率最好達(dá)90%以上，具有較高的面積體積比。天然材料生物相容性好，具有細(xì)胞識(shí)別信號(hào)(如某些氨基酸序列等)，利于細(xì)胞粘附、增殖和分化，但也存在許多缺點(diǎn)，如大規(guī)模生產(chǎn)的限制、不同批號(hào)制成品的差異、材料本身因素控制的困難(如機(jī)械強(qiáng)度、降解速度等)。聚合物中酯鍵易于水解，屬非酶性水解。 Breitbart等［4］將PGA無(wú)紡纖維支架制成直徑15mm、厚2mm的圓盤狀，復(fù)合體外培養(yǎng)的兔骨膜成骨細(xì)胞，植入修復(fù)兔顱骨直徑為15mm的全層骨缺損。 親水性差，細(xì)胞吸附力較弱 以PLA包埋的PGA無(wú)紡纖維支架親水性差、細(xì)胞吸附力弱的問(wèn)題一直困擾著組織工程學(xué)家，人們一直在尋找解決這一問(wèn)題的方法。因此，有學(xué)者將堿性物質(zhì)，如碳酸鈣、碳酸氫鈉、鈣羥基磷灰石引入聚合物中，可代償聚合物降解引起的pH值下降，有助于防止無(wú)菌性炎癥的發(fā)生［12］。因此，將鈣磷陶瓷引入PLGA共聚物，可改善PLGA的機(jī)械性能差、降[1][2][3][4]下一頁(yè) 解速度快、骨結(jié)合力弱等缺點(diǎn)。Rivard等［15］用PHB/9%HV組成的PHBV共聚物制成三維立體泡沫用作軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞培養(yǎng)支架，細(xì)胞均勻分散在整個(gè)聚合物基質(zhì)中，呈良好的粘附、增殖狀態(tài)，并在培養(yǎng)21天時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)達(dá)最大密度。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)鹽析技術(shù)制成具有三維立體結(jié)構(gòu)的聚甲基苯氧基乙基甘氨酸偶磷氮，平均孔徑165μm，分布均勻，孔隙之間相互交通。 Attawia等［118］將酸酐和亞胺聚合成共聚物用作成骨細(xì)胞培養(yǎng)載體。膠原蛋白在體內(nèi)以膠原纖維的形式存在，其基本組成單位是原膠原分子，原膠原蛋白分子經(jīng)多級(jí)聚合形成膠原纖維。 由于Ⅰ型膠原能促進(jìn)成骨細(xì)胞粘附、增殖和分化，增強(qiáng)其成骨能力。Sims等［14］首次報(bào)道了用纖維蛋白凝膠復(fù)合軟骨細(xì)胞植入無(wú)胸腺小鼠皮下，12周后新生軟骨組織為透明軟骨，氨基葡聚糖與軟骨濕重比接近正常軟骨。這類天然多糖具有明顯堿性、良好的生物相容性和生物可降解性。)個(gè)/培養(yǎng)皿，新生骨組織的平均面積亦明顯高于對(duì)照組。 藻酸鹽 藻酸鹽是從海藻中分離出的一類多糖，是由Dmannuronate和Lguluronate組成的共聚物，在二價(jià)離子如鈣離子存在時(shí)可通過(guò)離子交聯(lián)作用形成開放晶格的水凝膠。但藻酸鈣仍存在體內(nèi)難降解、組成成份不穩(wěn)定、不同成品純度不一等不足，且植入體內(nèi)后，隨著鈣離子的擴(kuò)散丟失，藻酸鈣難以維持其水凝膠樣結(jié)構(gòu)。 因此，采取預(yù)襯或溶劑鏈接的方法，將FN、膠原或RGD、DGEA等促細(xì)胞粘附短肽引入基質(zhì)材料的表面或整體，將促進(jìn)細(xì)胞粘附、增強(qiáng)生長(zhǎng)代謝。在基質(zhì)材料的不同空間引入不同的細(xì)胞粘附序列，引導(dǎo)不同組織細(xì)胞在特定位置生長(zhǎng)，可望再造多組織復(fù)雜器官。如負(fù)載血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的聚合物基質(zhì)材料可刺激組織工程化組織的血管再生［33］。Lieberman等［34］成功地將骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bonemorphogeneticprotein2,BMP2)基因轉(zhuǎn)染骨髓基質(zhì)細(xì)胞，顯示出更強(qiáng)的成骨能力。組織工程中為了再造功能結(jié)構(gòu)組織(如骨、軟骨等)，在新生組織生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)基質(zhì)材料給予適當(dāng)?shù)膽?yīng)力作用是必要的。 但FN或膠原除粘附成骨細(xì)胞外，對(duì)其他多種細(xì)胞都有粘附力。因此，新材料的開發(fā)和應(yīng)用必須考慮是否有利于細(xì)胞粘附這一重要問(wèn)題。其力學(xué)強(qiáng)度與鈣濃度和藻酸鹽濃度均有關(guān)。倪斌等［24］用殼聚糖膜包繞骨缺上一頁(yè)[1][2][3][4]下一頁(yè) 損斷端，認(rèn)為它對(duì)骨膜下骨痂的生長(zhǎng)能起導(dǎo)向作用。由于殼聚糖的體內(nèi)降解屬于酶解作用，故難于對(duì)它的降解速度進(jìn)行人為調(diào)控。 甲殼素及其衍生物 甲殼素，亦稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，是自然界中僅次于纖維素的天然多
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