医药学医学毕业论文 可降解聚合物用作骨组织工程细胞外基质材料的研究进展

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：医药学医学论文题目：可降解聚合物用作骨组织工程细胞外基质材料的研究进展指导老师：XXX二〇一一年十二月十日关键词：可降解聚合物骨组织工程细胞外基质材料进展　　组织工程学是近年来发展起来的一门新学科。它是应用生物学和工程学的原理研究开发能够修复、维持或改善病损组织功能的生物替代物的一门学科。方法是体外分离、培养细胞，将一定量的细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上，然后将此细胞-支架复合物植入体内或体外继续培养，通过细胞间的相互粘附、增殖和分化，分泌细胞外基质，从

2、而形成具有一定结构和功能的组织或器官。目前，应用组织工程方法研究制备出人工骨、软骨、皮肤、肌腱、血管甚至人工胰、人工肝等，其中骨组织工程研究进展较快，已经利用组织工程化骨修复骨缺损取得成功［1］。但是，在骨组织工程研究中还存在许多困难，其中理想的细胞外基质材料的选择和制备是骨组织工程中十分重要而迫切的任务，也是组织工程化骨组织能否应用于临床的重要影响因素之一。　　1　骨组织工程细胞外基质材料应具备的条件　　理想的骨组织工程细胞外基质材料的要求有［2，3］：1.良好的生物相容性：除满足生物材料的一般要求，如无毒、不致畸之外，还要有

3、利于种子细胞的粘附、增殖和降解产物对细胞无毒害作用，不引起炎症反应，甚至利于细胞的生长和分化。2.良好的生物降解性：基质材料在完成支架作用后应能降解，降解率应与组织细胞生长率相适应，降解时间应能根据组织生长特性作人为调控。3.具有三维立体多孔结构：基质材料可加工成三维立体结构，孔隙率最好达90%以上，具有高的面积体积比。这种结构可提供宽大的表面积和空间，利于细胞粘附生长，细胞外基质沉积，营养和氧气进入，代谢产物排出，也有利于血管和神经长入。4.可塑性和一定的机械强度：基质材料具有良好的可塑性，可预先制作成一定形状，并具有一定的机

4、械强度，为新生组织提供支撑，并保持一定时间直至新生组织具有自身生物力学特性。5.良好的材料-细胞界面：材料应能提供良好的材料细胞作用界面，利于细胞粘附、生长，更重要的是能激活细胞特异基因表达，维持正常细胞的表型表达。　　2　人工合成可降解聚合物在骨组织工程中的应用　　目前可用作成骨细胞种植基质材料的生物可降解聚合物主要有：聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(polygiycolicacid,PGA)、聚偶磷氮(polyphophazenes)、聚原酸酯(polyorthoester,POE)、聚己内酯(po

5、lycaprolactone,PCL)、聚酯氨酯(polyesterurethane)、聚酸酐亚胺共聚物(polyanhydride-co-imides)、聚羟丁脂(polyhydroxyrate,PHB)及其共聚物等。这些聚合物作为细胞外基质材料各有其优缺点，下面介绍几种生物可降解聚合物在骨组织工程中的应用情况。　　2.1　聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及其共聚物　　PLA、PGA均属α-聚酯类。PLA有三种异构体，PDLA、PLLA、PDLLA，在体内降解生成乳酸，是糖的代谢产物；PGA在体内降解为羟基乙酸，易于参加体

6、内代谢。聚合物中酯键易于水解，属非酶性水解。共聚物的降解时间可通过改变两者的比例来调控，约为几周到几年。这类聚合物属热塑性塑料，可通过模塑(moulding)、挤压(extrusion)、溶剂浇铸(solventcasting)等技术加工成各种结构形状。因其降解产物无毒及良好的生物相容性，PLA、PGA已被美国FDA批准广泛用于临床，用作医用缝线、暂时性支架和药物控释载体。Vacanti［4］首先将PGA、PLA用作软骨细胞体外培养基质材料，通过组织工程方法获得新生软骨成功，此后，PLA、PGA及其共聚物被广泛用于组织工程各类组

7、织细胞种植的基质材料，如软骨、骨、肌腱、小肠、气管、心脏瓣膜等，取得了初步成功。　　2.1.1　PLA、PGA及其共聚物在骨组织工程中应用的主要结构形式。　　PLA、PGA及其共聚物在骨组织工程中应用的主要结构形式有纤维支架、多孔泡沫以及管状结构等［3］。　　纤维支架是由PGA或其他结晶态材料组成。PGA通过挤压制成10～15μm的纤维，再通过编织加工技术形成编织状或无纺状结构，孔隙率可高达97%，面积体积比高达0.05μm-1。但是这样形成的支架不能承担压力，要将无纺PGA纤维支架中邻近纤维通过物理键合方式连接才能提高其机械强

8、度。一般有两种方法：一是用另一种聚合物包埋，多用PLLA或PLGA；第二种方法是热处理，以PGA纤维为基础的支架容易塑形成多种形状，用作软骨细胞、成骨细胞、肝细胞、平滑肌细胞、内皮细胞、小肠表皮细胞、皮肤成纤维细胞、尿道上皮细胞等的外基质材料。　　Breitba