生物可吸收聚酯—聚碳酸酯共聚物的合成及其结构性能研究

来源 :复旦大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ss1725
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本论文首先制备了丙交酯、乙交酯、三亚甲基碳酸酯等环状单体,然后采用乳酸锌或辛酸亚锡作为催化剂制备了一系列均聚物如聚乳酸(PLLA或PDLLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚己内酯(PCL),和共聚物如聚(乳酸-co-三亚甲基碳酸酯)(PTLLA和PTDLA)、聚(三亚甲基碳酸酯-co-羟基乙酸)(PTGA)、聚(三亚甲基碳酸酯-co-己内酯)(PTCA)、聚乙二醇-b-聚(乳酸-co-三亚甲基碳酸酯)(PTDLA-b-PEG),然后采用DSC、NMR、SEC、ESEM、DMA、Instron拉伸仪和Kr(u|¨)ss表面张力仪等研究了它们的热性能、水降解和酶降解性能、力学性能和形变记忆行为,并通过溶血实验、血小板吸附、MTT法和细胞培养等方法评价了它们的生物相容性。乳酸锌合成的PTDLA共聚物为无定形态,玻璃化温度(Tg)随着LA含量的增加而增加。它们不仅能够被水解,而且能够被蛋白酶K所降解,在水解53周后失重率均达到了50%左右,而在酶降解过程中,PTDLA的失重率随着LA含量的增加而逐渐增加,LA单元含量为82%的共聚物PTDLA在酶降解264小时后,失重率达到了91%。同时,共聚物的分子量在水解的初始阶段即迅速降低。LA含量越高,分子量降低越快;在降解后期,分子量下降速度减慢,且趋于一致。酶降解的初始阶段,PTDLA共聚物的分子量也有所降低,而后基本不变。酶降解过程中,共聚物组成基本保持不变;而在水解过程中,LA含量有所降低,这是由于LA单元优先降解所致。LA含量较高的共聚物在酶降解过程中则出现了非均相的孔洞结构,并且随着降解时间的延长,聚合物表面被逐渐溶蚀,孔洞也逐渐深入到聚合物本体。降解过程的研究表明,共聚物的水解是本体溶蚀的过程,而酶解是表面逐步溶蚀的过程。对于相同LA和TMC单元含量的PTDLA共聚物则具有高弹性和形变回复性能,在50%应变的初次拉伸循环后,其残余应变仅为4%,拉伸循环20次后其仍然具有80%以上的应变,形状回复比为83%,起始回复温度在其玻璃化转变湍度Tg附近。Tg充当形变记忆的转变温度,在Tg之上获得临时形状,然后在Tg之下形状被固定,再次在人体温度附近其能够回复到固有形状。PTMC均聚物基本不能被水解,也不能够被蛋白酶K降解,其失重率、数均分子量以及表面形貌基本保持不变。但它能够被脂肪酶CA和HP降解,其中在脂肪酶CA中降解最快,在216h后其失重率达到98%,基本上是完全降解的,而在脂肪酶HP中降解较慢,在216h后失重率为22%。分子量均显著降低,分子量分布也变宽,并且在降解过程中出现双峰分布现象。但是,PTGA共聚物在两种脂肪酶中的降解则与PTMC均聚物显著不同,脂肪酶CA几乎不能降解PTGA,216h后失重仅5.8%,分子量及其分布也基本不变。而在脂肪酶HP中降解明显,216h后失重达到了58%,分子量也显著降低,分子量分布显著变宽,并且也出现分子量分布的双峰现象,但共聚物组成却保持不变。ESEM和接触角测试表明,酶首先吸附于聚合物表面,然后使聚合物表面溶蚀而发生降解。采用辛酸亚锡催化合成的PTDLA-b-PEG嵌段共聚物,随着EG含量的增加,其玻璃化温度降低,而EG含量较高共聚物能够结晶PTDLA-b-PEG嵌段共聚物的蛋白酶K降解依据不同的LA和EG含量而不同,随着LA含量的降低和EG含量的增加,共聚物的接触角降低、亲水性增强,共聚物变得不容易被降解。Ptd12e12k在200h后的失重率仅为5.6%,分子量及其分布和ESEM观察表明,其在150h的酶降解过程中仅出现了表面低分子量齐聚物的溶蚀。而PLA含量较高的聚合物能够在不同降解时间内达到20%以上,分子量降低但共聚物组成却不变,降解由聚合物表面的溶蚀开始。PLLA、PTMC、PCL、PTLLA、PTDLA、PTCA聚合物的溶血率都很小、其中又以PCL和PTCA的溶血率最低,分别为1.5%和1.4%。PLLA、PCL、PTLLA、PTDLA的血小板激活程度比较高,PTMC次之,PTCA的血小板粘附最少、变形最小、血小板激活程度最低,具有很强的抗血小板黏附能力。同时,这些聚合物对ECV304细胞的毒性很低,它能在所有聚合物表面黏附、生长和繁殖,并在5天之内形成一个细胞层,聚合物表面上的细胞形态没有明显变化,但是细胞繁殖速度略低于对照组,而其中又以PTMC和PTDLA为最低,分别为对照组的68%和71%。因此,聚酯-聚碳酸酯共聚物,尤其是DLLA和TMC含量相当的聚(乳酸-co-三亚甲基碳酸酯)共聚物,在组织工程支架、体内支架涂层等智能生物材料方面具有良好的应用前景。
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