聚己内酯基贯通多孔材料制备及其在肝组织工程中的应用

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组织工程多孔支架作为接种细胞的场所和组织再生的模板,是组织工程领域重要研究方向之一,已经引起了越来越多的研究者重视。为了促进营养物质和氧气扩散以及废物去除,理想的三维多孔支架通常是高度多孔的,而乳液模板法是一种制备三维多孔支架的手段。本文利用两种不同的乳液模板法分别制备聚己内酯基多孔支架,通过调控乳液体系中聚合物的配比,改变乳化的条件,最终以人成纤维诱导肝细胞(hiHeps)为模型评价了不同支架对细胞行为的影响,得到柔性支架有利于肝细胞行为的规律。  首先,通过乳液冻干法制备了四种不同比例的PMCL/PCL的多孔支架,分别命名为PMCL0,PMCL30,PMCL50和PMCL70,并以肝细胞为模型评估不同支架对细胞行为的影响。研究发现,完全无定形的PMCL和半结晶的PCL以不同配比共混时,支架的结晶性、吸水性以及机械性能均随比例发生改变,且在PMCL含量为50%时表现出特异的物理性能。因此,推测在PCL与PMCL等比例共混时,PCL中晶区分布方式与其他样品不同,这一推断在肝细胞培养结果中得到证实,即不同比例支架对肝细胞的黏附和增殖影响不同,纯PCL和50%PMCL的支架均能更好地促进肝细胞的增殖,且细胞在纯PCL支架上呈球状,而在50%PMCL支架上呈纤维状。这说明非结晶聚合物的引入和晶区的分布对细胞行为有重要的影响。  其次,以生物相容性好且可降解的端基双键化PCL或PMCL为基体,通过乳化剂Hymermer T96制备高内相乳液(HIPE)(internal volume>74%)。该乳液在紫外光引发下,与后加入的巯基化合物季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)发生巯基-烯点击反应交联连续相,得到聚酯基三维多孔支架。实验研究了PolyHIPE交联的条件,发现乳液的稳定性可以通过PCL或PMCL的分子量、内相的含水量和温度来调节。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和万能拉力机分别用于表征支架的微观结构、热学和力学性能,结果表明HIPE的水温对PolyHIPE的性能影响最大。体外细胞毒性实验表明索氏提取后的PolyHIPE支架无细胞毒性。体外肝细胞培养实验表明,支架的刚性越小,越有利于肝细胞的增殖和功能表达,而支架刚性随着乳液制备过程中去离子水温度升高而降低;具有较低模量PMCL和PCL基支架均有利于肝细胞增长。
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