可降解生物材料应用进展

引言

随着现代科技的发展,多个学科之间相互联系发展,生物新材料对人类的健康做出了巨大的贡献,吸引全社会全人类的关注,与此带来的是各国竞相研究开发的热潮。

根据生物材料的特点,它应该满足一定的物理机械性能。无毒性。化学稳定性。易加工成型论文网性。在临床上能普遍运用等多个要求。其中生物相容性是新材料能否在生物医学领域应用的根本依据。材料和活体组织之间相互接受的程度就是生物相容性(Biocompatibility)。

它包括血液和组织各自的相容性。血液相容性指的是材料与血液接触后,不破坏血液的有效成分且不引起血浆蛋白的变性,不会产生血栓和血液凝固;组织相容性是指材料组织及体液接触后,不会引起组织功能下降,不产生排异反应等。

1。组织工程可降解生物材料

在形成具有功能组织的过程中,生物材料可以为细胞提供物理及化学信息,从调节细胞的生长。分化,并引导它们形成不同的组织。作为组织材料如果无法被身体吸收则会导致慢性炎症即异物反应“。所以组织工程的材料不仅仅应是无毒的。无免疫性的,并且能在体内被降解并排除体外。此外,定量分析特异性细胞受体调节现象。细胞粘附与生长因子受体的键合。降解对创伤修复环境的反应等,还可以作为临床植入材料的设计基础。组织工程所用生物降解材料很多,主要可分为天然降解材料。合成降解材料以及其他复合材料。他们各有其优缺点,以下就主要的组织工程生物降解材料进行分类说明。

1。1天然可降解材料

哺乳动物体内结缔组织的主要成分是胶原,构成30百分号的人体蛋白质。胶原种类中Ⅰ型胶原最为丰富。在细胞培养中多数细胞呈现出贴壁依赖性,而欲使细胞能贴壁生长。分化。增殖和进行代谢,则需要细胞支架存在细胞结合位点;目前,用Ⅰ型胶原制造出的新材料用于组织工程,该材料已被应用于骨的再生,并已投放市场。透明质酸是最大的氨基葡聚糖是无免疫原性,不发炎或产生免疫排挤反应,因而成为感兴趣的生物质料,其主要不足是硬度和不变性差。现在许多公司已将其用于组织工程的生物材料。美国ClearSolution(NY)。Genzyme(MA)。Orquest(CA)以及意大利的Fidia等公司开发了一系列改性的透明质酸酯,通过在羧基上加入疏水性组分来节制降解速率,已进入市场开阶段,现正应用于骨和软骨的重生。藻酸盐(Alginate)是种来源于海藻的多糖,现在已被广泛用于创伤治疗及组织工程细胞培养的研究,在Ca2+等多价离子的作用下可以形成凝胶。藻酸盐不能与细胞表面的受体相互作用。不容易被吸收。Mooney等将肽段和其它的合成组分用到藻酸盐齐聚物上。降解及力学性能以节制其生物活性。

1。2合成可降解高分子材料

1。2。1医药部门应用最多的是可降解聚合物材料聚羟基乙酸和其共聚物聚羟基丙酸(聚乳酸,PLA),聚羟基乙酸(PGA)是它们的共聚物(PLGA)。PGA熔点高。溶解度低。结晶度温度高,在临床上得到了运用。因而人们制备了共聚物PLGA,PLGA制得的可降解纤维是目前市场上的Vicryl和Polyglactin910。

1。2。2与PGA和PLA相比,聚X-己内酯。聚X-己内酯(PCL)是一种聚脂肪酸酯,,能做长期植入装置因为它的降解或水解速度慢得多。它熔点低,因为它具有良好的药物通透性,所以常于药物释放载体。

1。2。3可降解材料聚原酸酯及聚酐可以通过表面熔化腐蚀而进行降解,从表面开始降解,变成越来越薄的片状物。常用作药物释放载体,因为这种表面溶蚀降解机理可以使埋入聚合物中的药物以恒速释放,。

1。2。4聚氨基酸

开发聚氨基酸可利于研究生理和免疫模型。结构和开发它的生物医学应用是因为蛋白质是由氨基酸组成的。研究合成型可降解高分子的基础上,针对聚乳酸(PLA)排水性较强。不利于细胞粘附和生长。降解慢,聚乙醇酸(PGA)降解速度快并用聚乙二醇(PEG)亲水性好亲水性优良并可降低蛋白质免疫力,利用各种单体共聚的方法合成了聚(己内酯-丙交酯)共聚物(PLC)。聚(乙交酯-丙交酯)共聚物(PLGA)。聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物(PCE)。聚己内酯-聚丙交酯-聚乙二醇三元共聚物(PCEL)等一系列化学改性的生物降解高分子材料,不仅掌握了材料生物降解性能间组成。结构和的相互关系,提高了材料的细胞亲和性通过表面改性的方法。Amas等综述了制备聚羟基丁酸酯(PHB)及共聚物通过微生物发酵合成而后纯化的方法,Tepha公司正在继续深入的研究。美国Rutgers大学的研究者们研究发现了一系列新聚合物,如James等合成了酪氨酸的可降解材料用于骨植入部位且具有很好的效果。Rice大学和Colorado大学的研究者开发新型的聚酸酐材料作为骨相容材料取得了很好的结果。

2。生物工程研究现状及发展建议

生物与化学相结合用生物技术制造新材料的发展前景,能得到一些只用化学或生物当面技术无法得到的新材料,尤其是那些具有特殊功能的材料。这些新材料的研究与开发,要运用材料。物理。微生物。高分子。化学。医学。分子学。生物学等各个方面的专家人才,甚至需要社会上各色各样的资源。这方面上国外许多发达国家做的比我们好,所以我们国家要严格落实科技强国的建设目标,为甚至世界做出贡献。

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