盤(pán)點(diǎn)生物降解性高分子靜電紡絲材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用

在生物材料中，合成高分子材料因其良好的物理性能，一定的生物相容性及易加工成型性、生產(chǎn)重復(fù)性好等特點(diǎn)，在生物醫(yī)用領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，生物可降解材料引人注目。目前在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的是生物降解性高分子，通過(guò)靜電紡絲制備成納米纖維，可用于組織工程支架材料、新型藥物釋放載體以及納米模板材料等領(lǐng)域。

1.聚羥基乙酸（PGA）

PGA又稱聚乙醇酸，是一種簡(jiǎn)單的脂肪族聚酯，在微生物或生物體內(nèi)酶或酸、堿的促進(jìn)下水解形成二氧化碳和水，同時(shí)有很好的組織相容性。作為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的線型脂肪族聚酯，PGA 是體內(nèi)可吸收高分子早商品化的一個(gè)品種，早在1970年，PGA 醫(yī)用縫合線已經(jīng)商品化（商品名Dexon）。目前已經(jīng)商品化的PGA纖維都是采用熔融擠出的方法獲得，利用靜電紡絲來(lái)制備PGA 納米纖維有兩個(gè)困難，首先PGA的熔點(diǎn)較高和熱可降解性，使其難以采用熔體靜電紡絲方法制得；其次PGA不溶于常規(guī)的有機(jī)溶劑，溶液的紡絲溶劑可選擇范圍窄，難以尋找到合適的溶劑。目前，已有研究通過(guò)采用特殊的溶劑，如六氟異丙醇，以及其他方法解決了這兩大問(wèn)題。

PGA縫紉線

2.聚乳酸（PLA）

聚乳酸是一種聚羥基酸，可由玉米、甜菜等經(jīng)發(fā)酵、蒸餾獲得，具有很好的生物降解、生物相容性、可吸收性，抗熱性高，是研究和應(yīng)用廣泛的生物降解材料。PLA存在4種不同形態(tài)，即PLLA、PDLA、D,L -PLA（又稱PDLLA）和meso-PLA。其中PLLA和PDLA由于較好的力學(xué)強(qiáng)度而常用作醫(yī)用縫合線，無(wú)定形高分子D,L-PLA 常用于藥物控釋載體，meso-PLA的應(yīng)用較少。

PLLA修復(fù)流失的膠原質(zhì)

D,L-PLA 用于藥物控釋載體

由于PLA具有良好的生物學(xué)特性，PLA 納米纖維在組織工程和藥物控釋等領(lǐng)域的應(yīng)用引起了研究者廣泛的興趣。研究人員已經(jīng)通過(guò)經(jīng)典紡絲制備出了可生物吸收的無(wú)紡布納米纖維膜、組織工程支架材料、有利于皮膚與大氣交換空氣和水分的皮膚貼膜和皮膚保護(hù)膜藥物控制釋放等。靜電紡絲法制備聚乳酸納米纖維還面臨一些問(wèn)題：電動(dòng)力學(xué)及其與聚合物流體的關(guān)系尚不明確，需要深入研究；產(chǎn)量很低；得到的纖維力學(xué)強(qiáng)度不夠；有待進(jìn)一步提高。

3.聚己內(nèi)酯（PCL）

PCL 作為一種潛在的生物降解材料也已被廣泛研究，是由有機(jī)金屬化合物催化環(huán)狀單體ε-己內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合而得到的完全可生物降解的聚酯之一。PCL降解速度比PLA更慢，可以在生理?xiàng)l件下通過(guò)水解機(jī)制降解。PCL 具有良好溶解性，在大部分有機(jī)溶劑中都表現(xiàn)出良好的溶解性，因此其加工性能很好，近年來(lái)利用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行了不少相關(guān)研究。

用PCL制成的納米球（a,b）、納米纖維（c,d）、泡沫材料（e,f）、針織物（g-i）、選擇性激光燒結(jié)支架（j-o）、熔融沉積模擬支架（p-u）

4.聚丁二酸酯（PBS）

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）由丁二酸和丁二醇經(jīng)縮合聚合合成，易被自然界的多種微生物或動(dòng)植物體內(nèi)的酶分解、代謝，終分解為二氧化碳和水，是典型的可全降解聚合物材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性。具有代表性的產(chǎn)品如日本昭和公司生產(chǎn)的商品名為BionolleTM的PBS基聚酯，熔點(diǎn)在110～120℃，有較好的耐熱性。

Bionolle^TM的降解性能

5.聚β-羥基丁酸酯（PHB）

聚羥基烷基酯（PHA）是一系列廣泛存在于微生物細(xì)胞中的天然高分子，由于具有優(yōu)良的生物相容性和生物降解性，使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來(lái)越多學(xué)者的重視。但是，該材料體內(nèi)降解很慢，完全吸收要數(shù)年時(shí)間。因此，應(yīng)用更多的是它與β-羥基戊酸酯的共聚物PHBV。

PHBV納米纖維

PHBV由于具有較低的結(jié)晶、高柔軟性并易于加工，應(yīng)用價(jià)值很高。目前對(duì)于靜電紡絲法制PHB基納米纖維的研究主要集中在PHB和添加物混合紡絲、PHB共聚物PHBV紡絲、PHB和聚合物共紡等方面。PHB作為生物可降解材料有廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在生物醫(yī)學(xué)方面。PHB基納米纖維今后的發(fā)展應(yīng)主要在兩個(gè)方面：（1）PHB與其生物可降解材料復(fù)合電紡，如PHB/PLA等；（2）PHB與功能性納米粒子復(fù)合電紡。

6.聚氨酯（PU）

聚氨酯通常是由多元醇和異氰酸酯進(jìn)行加成反應(yīng)，再加擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈制得的一類含有氨基甲酸酯基團(tuán)的高分子材料。從分子結(jié)構(gòu)看，聚氨酯是一種由柔性的軟段和剛性的硬段交替共聚的聚合物，通過(guò)聚氨酯軟段及硬段的分子設(shè)計(jì)可得到各種不同力學(xué)強(qiáng)度和降解性能的聚氨酯材料。嵌段聚氨酯彈性體具有獨(dú)特的力學(xué)性能和優(yōu)異的生物相容性，作為生物材料使用已經(jīng)有幾十年的時(shí)間，主要用于組織工程支架材料、血管替代物、皮膚創(chuàng)傷敷料等?？山到庑途郯滨ビ捎诰哂泻芎玫纳锵嗳菪约翱山到庑远蔀橐环N重要的組織工程材料。此外，聚氨酯具有較強(qiáng)的分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，易于加工成型，力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。

生物可降解血管支架

結(jié)語(yǔ)

靜電紡絲作為一種簡(jiǎn)便高效的生產(chǎn)高分子納米纖維的新型加工技術(shù)，用于制備低模量、高柔順性、高強(qiáng)度的可降解高分子纖維材料是一個(gè)重要的科學(xué)課題。這類材料研究成功后可用于制作高柔韌性單絲手術(shù)縫線，也可用于制備組織工程支架等，這將極大推動(dòng)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步。因此未來(lái)加強(qiáng)需要以下研究方向的研究：利用靜電紡原理，通過(guò)改進(jìn)裝置、控制參數(shù)，得到連續(xù)、尺寸均一、缺陷可控及排列規(guī)則的高分子納米纖維；在了解靜電紡過(guò)程和靜電紡高分子納米纖維性能的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出具有降解速度可控、力學(xué)性能和生物相容性良好的高分子納米纖維，實(shí)現(xiàn)納米纖維的實(shí)用化；制成強(qiáng)度在體內(nèi)能保持較長(zhǎng)時(shí)間，并在傷口愈合后短時(shí)間內(nèi)可吸收的縫線材料，也是一個(gè)重要的研究方向。

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