【文章內(nèi)容簡介】 生產(chǎn)中有更大的競爭力。目前使用較多的人工材料 PLA和 PGA，在應(yīng)用過程中存在一些問題，如無菌性炎癥影響細(xì)胞成活。另外，該產(chǎn)品在國外已被商品化，有其自主知識產(chǎn)權(quán)，依賴這種材料會在一定程度上影響我國組織工程工作的開展。 問題與展望 生物可降解材料由于具有良好的生物相容性和生物安全性，聚合物和降解產(chǎn)物對機體毒副作用?。荒軡M足多種生物醫(yī)學(xué)功能需要；具有良好的生物力學(xué) 性能、物理化學(xué)性能和生物性能，并可調(diào)控；具有良好的可加工性，可通過常規(guī)方法制成需要的制品；具有易消毒性和易保存性等，日益得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今生物可降解材料在醫(yī)學(xué)上的熱點已經(jīng)開始從縫合、固定等方面向組織工程支架材料方面發(fā)展。但是生物可降解材料也存在一些不利之處。生物可降解材料當(dāng)前存在的問題主要是價格昂貴，難以推廣，特別是適應(yīng)不同對象的降解速率的可控問題還未解決。雖然生物可降解材料存在許多問題，但相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，降解速率的控制和成本的降低，生物可降解材料的應(yīng)用必將越來越廣泛，并且隨著對生物可降解材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng) 域研究與應(yīng)用的深入，其應(yīng)用肯定也會越來越廣。 組織工程到現(xiàn)在已經(jīng)有近 20年了，隨著生物技術(shù)、材料科學(xué)、計算機和基因工程等方面的突破取得了長足的進(jìn)展。但仍存在很多需要解決的問題和值得深人研究的地方。下面僅以支架材料為例，說明目前 生物可降解材料在臨床應(yīng)用上存在的一些問題。 支架材料體內(nèi)修復(fù)過程中機械性能的維持及調(diào)控 問題 體內(nèi)修復(fù)軟骨缺損其支架材料必定要承受一定的應(yīng)力，怎樣保持支架材料機械性能適宜這種應(yīng)力環(huán)境是值得深人研究的。 Szivek[9]等設(shè)計出一種叫做感知性支架，這種支架表面裝有標(biāo)準(zhǔn)化張力感受器并與微型無 線發(fā)射器相連。用于測量步態(tài)過程中缺損修復(fù)處的負(fù)荷及壓強。但測量僅是第一步，如何按照得知的力學(xué)環(huán)境來調(diào)節(jié)支架的機械性能是人們還需進(jìn)一步研究的。 支架材料外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 問題 現(xiàn)階段的研究中，軟骨缺損多是人為造成的缺損，其形狀多規(guī)則，然而臨床上的缺損多是不規(guī)則的。雖然注射式支架材料可以用于修復(fù)這類不規(guī)則缺損，但其在機械性能上存在不足。 Manjubala[10]等結(jié)合 CAD技術(shù)而提出了快速原型設(shè)計，用于設(shè)計復(fù)雜的支架結(jié)構(gòu)取得良好的效果?，F(xiàn)在所用的支架其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一致的，而天然軟骨因組織形態(tài)的不同而分為不同層的 。所以就現(xiàn)實應(yīng)用而言，目前的理論水平還遠(yuǎn)未達(dá)到實際需要。 支架降解率的控制問題 Solchaga[11]等認(rèn)為支架的降解速度對骨軟骨缺損修復(fù)進(jìn)程是關(guān)鍵性的溶解慢的支架可以在其表面維持較厚的軟骨，但這些軟骨表現(xiàn)出裂縫及不連續(xù)。同時也阻止缺損底部骨形成。如何控制支架的降解率，使其更好地符合軟骨形成過程，保證其良好的形成環(huán)境，至今都是尚未解決的問題。 此外，一種生物降解材料臨床應(yīng)用之前，必須對其毒性、致癌性、致畸性及致突變性等一系列的可能引發(fā)的問題進(jìn)行詳細(xì)深入的重復(fù)觀察研究，但目前還很少有文獻(xiàn)報道可吸收生物降解材 料的致腫瘤性以及其他并發(fā)癥狀。因此，今后還需對其致瘤致畸性等做進(jìn)一步研究，以使臨床醫(yī)用更加安全。 總之，組織工程軟骨的提出為人們治療軟骨缺損方面的疾病提供了一條新方法，但現(xiàn)在依然處于起步階段，仍有許多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q。 二、生物可降解材料的微加工技術(shù) 產(chǎn)生微小結(jié)構(gòu)的能力對于現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)來說是至關(guān)重要的。形成新類型的微小結(jié)構(gòu)或小型化現(xiàn)存的結(jié)構(gòu)都可能會給我們帶來許多新的機遇。微加工無論在理論還是實踐上都有著重要的意義，這在醫(yī)用領(lǐng)域也是如此，下面介紹幾類基于生物可降解材料的微加工技術(shù)。 微加工方法介紹 下面以目前工藝較為成熟的組織工程支架材料 微加工方法 為例，列舉 生物可降解材料的 幾 種 微加工方法。 1. 壓 力輔助微注射器法（ pressure assisted microsyringe） [1216] 壓力輔助微注射器法（ PAM）是一種使用微注射器 （ Ф1020μ m） 和平臺控制的自動系統(tǒng)，如圖 1。 圖 1 PAM系統(tǒng) 此方法 可制備 2D， 3D生物可降解高分子支架材料 ，注射器被定位于三軸微定位系統(tǒng)的 Z軸， 分辨率 m。 結(jié)構(gòu)的橫向可沉積尺寸為 5600μ m，因 PLGA的粘度， 馬達(dá)速度，以及注射器嘴的尺寸而不同 ，見圖 2。 圖 2 微注射器壓力與線寬的關(guān)系曲線 沉積第一層后，可通過調(diào)節(jié)移動注射器在 Z軸上的上下位置沉積隨后高度可變的各層，從而實現(xiàn) 3D結(jié)構(gòu)的制備。理論上，每層都可是不同高分子材料和不同圖形，因此，可以拓寬制備 3D結(jié)構(gòu)的范圍。 使用材料 為 85/15PLGA。 制備的圖形樣品如圖 3， 4。 圖 3， 4 PAM 技術(shù)制備的典型 2D， 3D 樣品 2. 刻蝕技術(shù)（ soft lithography） [174 [18] 軟刻蝕是相對于微制造領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位的刻蝕而言的微圖形轉(zhuǎn)移和微制造的新方法 ,總的思路就是把用昂貴設(shè)備生成的微圖形通過中間介質(zhì)進(jìn)行簡便而又精確的復(fù)制 ,提高微制作的效率 ,包括微接觸印刷 ,毛細(xì)微模塑 ,溶劑輔助的微模塑 ,轉(zhuǎn)移微模塑 ,微模塑 ,近場光刻蝕等。這些方法工藝簡單 ,對實驗室條件要求不高 ,又能在曲面上進(jìn)行操作 ,甚至可制備三維的立體圖形。軟刻蝕一般是通過表面復(fù)制有細(xì)微結(jié)構(gòu)的彈性印章 (或印模 )來轉(zhuǎn)移圖 形。其方法有用烷基硫醇“墨水”在金表面印刷 。將印模作為模具直接進(jìn)行模塑 。將印模作為光掩模進(jìn)行光刻蝕等 ,過程簡單 ,效率高。軟刻蝕不但可在平面上制造圖形 ,也可以轉(zhuǎn)移圖形到曲面表面。它還可以對圖形表面的化學(xué)性質(zhì)加以控制 ,方便地產(chǎn)生具有特定官能團的圖形表面；軟刻蝕還能復(fù)制三維的圖形 ,精細(xì)程度達(dá) 100nm以下 ,彌補了光刻蝕方法的不足，比較見表 1[17]。軟刻蝕技術(shù)的核心是圖形轉(zhuǎn)移元件 —— 彈性印章。制作印章的最佳聚合物是聚二甲基硅氧烷 (PDMS) ,先用光刻蝕法在基片上刻出精細(xì)圖形 ,在其上澆鑄 PDMS,固化剝離得到表面 復(fù)制精細(xì)圖形的彈性印章。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、柔軟 ,與其它材料不粘連。在曲面上復(fù)制微圖形 ,甚至在凸透鏡的表面模塑出了類似蜻蜓復(fù)眼式的眾多微凸透鏡