生物可降解封堵器材料的合成及表征

以L型丙交酯（LLA）、乙交酯（GA）和三亚甲基碳酸酯（TMC）为原料,辛酸亚锡为催化剂,通过开环聚合制备了丙交酯-三亚甲基碳酸酯二元共聚物（PLT）和丙交酯-三亚甲基碳酸酯-乙交脂（PLTG）三元共聚物。采用核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱、体积排阻色谱、差热扫描、力学性能测试、血液相容性实验表征了产物的结构与性能,研究了共聚物组成对其结晶能力、热性能和力学性能的的影响。结果表明：所得聚合物的数均分子量均在8×10⁴以上,多分散系数在2.0以下。共聚物中的TMC和GA链段使其结晶能力、玻璃化转变温度和拉伸强度与L型聚丙交酯相比均有所下降。三元共聚物PLTG的拉伸强度可达到22.3 MPa,断裂伸长率达到168.7%。另外,共聚物的血液相容性优良。     

柠檬酸三丁酯封端低分子量聚D,L-丙交酯增塑改性聚L-丙交酯生物膜

以柠檬酸三丁酯(TBC)引发D,L丙交酯(DLLA)开环,聚合合成了柠檬酸三丁酯封端的低分子量聚D,L丙交酯(PBLA)。并以此聚合物为增塑剂,采用溶液共混法制备了与高分子量聚L丙交酯(PLLA)的共混膜,研究了增塑剂用量对共混物性能的影响。动态热机械性能(DTMA)和DSC分析结果表明：随着PBLA质量分数的增加,共混物Tg下降,结晶度降低,柔性提高。机械性能分析结果表明：与PLLA相比,随着PBLA质量分数的增加,共混物拉伸强度、弹性模量有一定程度降低,但断裂伸长率有较大程度提高,力学性能得到较好平衡。体外人体肾胚胎细胞培养结果显示材料的生物相容性未见统计学意义上的改变,体现出较高的潜在应用价值。     

低左旋度聚丙交酯的分子结构及体外降解行为研究

以辛酸亚锡为催化剂,135℃下低左旋度的l-丙交酯([a]_(Na)~(25)=—231°)开环聚合制备了低左旋度聚(l-丙交酯)[l-PLLA]([a]_(CHCl_3)~(25)=-119.7°),并用同核去偶~1H-NMR谱表征其分子链结构。用成纤模压法制备了该聚合物的棒材(φ=3.2mm)试样,研究了其在37℃的模拟体液(SBF)中的降解行为。结果表明,l-PLLA具有良好的力学性能,其初始弯曲强度(σ_b)、剪切强度(σ_s)以及弯曲模量(E_b)虽比聚(l-丙交酯)(PLLA)低,但均比聚(dl-丙交酯)(PDLLA)高得多,且材料表现出很好的韧性,呈非晶态,其分子量下降速率和失重速率都介于PLLA和PDLLA之间,可望是一种良好的骨折内固定材料。     

二乙酸甘油酯封端的齐聚L-丙交酯 增塑改性聚L-丙交酯薄膜

以二乙酸甘油酯(GD)引发L-丙交酯(LLA)开环聚合合成了二乙酸甘油酯封端的齐聚L-丙交酯(OGLA),并以此为增塑剂,以溶液共混法制备了OGLA与高分子量聚L-丙交酯(PLLA)的共混膜。采用DSC研究了共混膜的Tg和结晶性变化,考察了共混膜的力学性能和渗出性。结果表明：随着OGLA含量的增加,共混物Tg下降,结晶度降低,柔性提高;与聚乳酸相比,随着OGLA含量的增加,拉伸强度、弹性模量有一定程度降低,但断裂伸长率有较大程度的提高,力学性能得到较好的平衡;OGLA增塑体系与GD增塑体系相比较,优势在于避免了小分子增塑剂的渗出。     

聚癸二酸丙三醇酯对聚乳酸的改性

以丙三醇和癸二酸为单体通过熔融缩聚制得了聚癸二酸丙三醇酯(PGS),并用其预聚物(p-PGS)对聚L-丙交酯(PLLA)进行共混改性.利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)及凝胶渗透色谱(GPC)法对P-PGS的结构进行表征,并研究了改性后材料的力学性能、两相相容性、亲水性能和细胞相容性.结果表明:P-PGS具有支化分子结构,分散系数约为2.7;共混改性后的材料弹性模量和拉伸强度均有所下降,而断裂伸长率从7 %显著提高到150%左右;PLLA/PGS属于海岛式共混结构,PGS以小于10μm的尺寸均匀分布在PLLA基体中;共混后材料的亲水性也有一定的提高,且几乎保持了PLLA原有的细胞相容性.     

聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸三嵌段共聚物的降解性能

以辛酸亚锡为引发剂,聚乙二醇大分子为共引发剂进行现交酯开环聚合,制备了系列聚乳酸（PLA）－聚乙二醇（PEG）－聚乳酸（PLA）三嵌段共聚物。从共聚物在生理盐水 中降解时特性粘度[η],质量和热行为的变化,考察了PEG分子量和丙交酯／PEG（摩尔比）对共聚物降解行为的影响,结果表明,PEG嵌段对共聚物的降解速率有重要影响,丙交酯／PEG一定时,PEG分子量越大,共聚物越容易降解,PEG嵌段长度一定时,丙交酯／PEG越大,共聚物降解速率越小。     

纳米羟基磷灰石-聚(己内酯-丙交酯)共聚物复合材料

通过纳米羟基磷灰石(HA)的羟基引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合,再接枝不同量的丙交酯（LA）,制备了HA-P(CL-LA)复合材料。采用TEM、FT-IR、1H-NMR、13C-NMR等对复合物的结构进行了表征。结果表明：HA在复合物中的分散较均匀,并且保持了原来的针状或棒状形貌;共聚物中n(ε-CL)/n(LA)随着单体投料中n(ε-CL)/n(LA)的增加而增加;样品在制备过程中没有发生丙交酯与己内酯之间的酯交换,只发生了丙交酯自身的酯交换,共聚物中丙交酯链段主要以全同序列为主。     

抗蛋白吸附PLLA-MPEG微绒毛膜的制备

在左旋聚乳酸（PLLA）膜上采用朗格缪尔布洛杰特（LB）技术、浇铸和化学接枝的方法制备了左旋聚乳酸甲基端聚乙二醇(PLLAMPEG)共聚物微绒毛膜。通过原子力显微镜(AFM)和水接触角测量等方法考察了制备方法及条件对绒毛层性能的影响,对绒毛层的亲水性、稳定性和抗蛋白吸附性能进行了对比分析。结果表明：通过这3种方法均能获得较亲水的抗蛋白吸附表面。PLLAMPEG单分子LB微绒毛必须在热水中处理后才能牢固地黏附于PLLA膜上;浇铸的PLLAMPEG成膜性好,但遇水易脱落,稳定性差;紫外光催化接枝的微绒毛制备简便、铆接牢固,可用于医疗器械或生物埋置材料的表面修饰。     

吗啉二酮衍生物与丙交酯的共聚

以辛酸亚锡为催化剂，对含β-苄酯保护天冬氨酸的吗啉二酮单体（BMD）和丙交酯（LLA）的共聚反应进行了研究，并用NMR、GPC等分析方法对共聚物进行表征。结果表明，多官能团氨基酸被成功引入到聚乳酸主链中，且引入量与投料量基本一致。     

乙交酯/丙交酯共聚物的体内外降解行为及生物相容性研究

通过开环共聚方法合成了具有不同组成的乙交酯和Ｌ－丙交酯的共聚物（ＰＬＧＡ），进行了聚合物在３７℃、ｐＨ７．４条件下的体外降争行为以及在大鼠体内的降解。通过粘度测定、换重、＾１Ｈ－ＮＭＲ、ＤＳＣ、Ｘ－ｒａｙ衍射等手段详细研究了ＰＬＧＡ共聚物的体内外降解行为，并对降解机理进行了探讨，通过测定组织反应观察研究了聚合物的生物相容性。结果证明：ＰＬＧＡ共聚物是一类具有良好生物相容性的生物可降解性高分子，通过     

树脂包覆率对微胶囊包覆聚磷酸铵阻燃聚乳酸性能的影响

通过原位聚合法,以密胺树脂（MF）为壁材,制备了微胶囊包覆聚磷酸铵（MCAPP）,然后密炼将MCAPP与聚乳酸（PLA）熔融共混,得到微胶囊包覆聚磷酸铵阻燃聚乳酸,并研究了不同树脂包覆率的MCAPP对共混物形貌结构、加工性能、热性能、力学性能以及阻燃性能的影响。结果表明,在原位聚合过程中,当MF质量分数为17.2%时,MCAPP树脂包覆率可达13.2%,共混物中PLA结晶度提高,降解程度最低,同时阻燃效果最佳,极限氧指数可达39.4%,并且垂直燃烧等级达到UL94 V0级。     

纳米相人工骨复合框架的制备改进以及性能研究

目的本文依据仿生原理研究制备纳米相复合人工骨框架材料,探讨粘连剂聚乳酸以及不同胶原含量对材料的影响。方法控制有机无机比以及反应条件,将生物矿化原理以及分子问的自主装机制引入人工骨框架材料的合成,以有机物的组装体为模板去控制无机物的形成,得到纳米相胶原基／钙盐人工骨复合物。为了进一步改善其机械性能,将性质稳定均一、降解行为可控的高分子材料左旋聚乳酸作为成型组分,制备出纳米相复合人工骨框架材料。材料制备完毕后,通过液体置换、扫描电镜、透射电镜、傅立叶红外光谱仪、力学性能系统,对材料的结构、成分、性能进行检测评价。结果制备得到的纳米相复合框架材料,主要是胶原、碳酸化的钙的磷酸盐,其晶粒度较低,晶体极为细小,达到纳米量级,与天然骨类似;用复合左旋聚乳酸进行机械性能改进的材料为多孔状,孔隙率较高,机械性能可达到非承重骨的力学标准。通过对比得知,材料中胶原与无机钙盐的比例以及粘连剂的加入都会影响材料的微观结构,且聚乳酸的分子量对材料的力学性能也有影响。结论仿生制备的纳米相复合人工骨框架材料,无论从结构还是性能上评价,都是有广阔临床应用前景的骨组织工程优选材料之一。本文所讨论的影响复合框架性能的各种因素,可以在今后的应用中作为材料改进或改善的参考依据。     

补肾益精方对去势大鼠椎体结构、成分与生物力学性能的影响

目的:评价补肾益精方提高去势大鼠椎体骨质量的有效性,探讨本方改善模型松质骨生物力学性能的作用机制.方法:40只12月龄Wistar雌性大鼠随机分为正常对照组、模型对照组、补肾益精方组与倍美力组,每组10只.给药组的给药时点是双侧卵巢切除术后90 d,给药组与非给药组的处死时点是卵巢切除术或假切除术后180 d.处死以后,分别测定各组大鼠第二腰椎宏观几何结构参数、生物化学成分参数、生物力学性能参数.结果:模型对照组的腰椎宏观几何结构参数与正常对照组比较,未见显著性差异(P>0.05);补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较,也均未见显著性差异(P>0.05).模型对照组的生物化学成分参数与正常对照组比较,其中骨矿盐密度显著减少(P<0.05),骨胶原密度减少不显著(P>0.05);补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较,补肾益精方组的骨矿盐密度与骨胶原密度分别上升3%(P<0.05)和8%(P>0.05),倍美力组分别上升9%(P<0.05)和12%(P>0.05).模型对照组的结构力学参数以及材料力学参数都显著低于正常对照组(P<0.05);尤其在弹性阶段的结构力学参数与材料力学参数方面,补肾益精方组比模型对照组显著升高(P<0.05),但是倍美力组升高不显著(P>0.05);在塑性阶段的结构力学参数与材料力学参数方面,补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较均明显升高(P<0.05),两者升高的幅度分别是30.3%与25.8%.结论:补肾益精方不仅提高去势大鼠椎体的骨质量,改善模型椎体弹性阶段的力学性能的作用也相对优于倍美力,具体机制有待进一步研究.     

链段间氢键化程度及离子基团对阴离子型聚氨酯性能的影响

以实验室自制的聚酯多元醇与甲苯二异氰酸酯(TDI)、一缩二乙二醇(DEG),通过聚合反应合成了结构相似的软段磺酸盐型聚氨酯分散体(SSSPU)、硬段磺酸盐型聚氨酯分散体(SHSPU)和硬段羧酸盐型聚氨酯分散体(CHSPU)。通过FT-IR、DSC、TG和力学性能测试,探讨了链段间氢键化程度和离子基团的种类及位置对聚氨酯胶膜性能的影响。结果显示:SSSPU的硬段之间有较强的氢键作用,呈现明显的微相分离结构,胶膜具有良好的力学性能和耐热性能;SHSPU的氢键作用弱,呈微相混合结构,胶膜力学性能差;CHSPU的氢键作用不仅存在于硬段之间,还存在于硬段与软段之间,呈微相混合结构,由于氢键及羧酸盐的离子缔合作用,其胶膜的力学性能最好。     

乳胶渗透蒸发膜的制备

以苯乙烯、丙烯酸乙酯为单体进行乳液聚合，将聚合获得的乳胶直接浇铸制取乳胶渗透蒸发膜。研究了乳液聚合中各成分如：单体配比、分散介质、交联剂、乳化剂及引发剂对乳胶膜机械性能及渗透蒸发分离性能的影响，得出较为理想的配方。     

纳米羟基磷灰石/胶原骨修复材料

目的：制备纳米相羟基磷灰石／胶原（nano-HAp/Collagen,NHAC)复合材料,并检测骨修复性能。方法：采用仿生方法制备NHAC复合材料。结果：NHAC复合材料成分与微结构具有同天然骨类似的某些特征。复合材料的矿物含量约为50％,矿物相为含有碳酸根的羟基磷灰石,结晶度低,晶粒尺寸为纳米量级,矿物相均匀沉积在I型胶原蛋白基质上,NHAC复合材料的力学性能表现为各向同性,其显微硬度可以达到骨皮质显微硬度的下限,用颗粒型NHAC材料压制成的致密种植体植入骨髓腔后,界面层可发生溶解－再沉积的动态快速更新过程,巨噬细胞可在种植体表面或深入种植体内部通过吞噬和胞外降解方式吸收种植体材料,种植体表面及内部被吸收后,伴随有新骨的沉积,这一现象类似骨组织的重塑过程,可使NHAC种植体整合入活体骨的新陈代谢中并最终为自体现有组织所取代。结论：NHAC是生物活性材料,种植体与最组织可形成界面化学键合。     

人发角蛋白复合聚乳酸棒的力学强度测试及体内降解观察

目的对自行研究的人发角蛋白复合聚乳酸(HHK-PLA)骨科内固定棒进行力学强度测试和动物体内降解研究。方法(1)利用MTS-858MiniBionix型生物力学测试机分别对20根HHK-PLA棒的剪切强度、弯曲强度和弯曲模量进行测试,了解HHK-PLA骨科内固定棒的力学性能。(2)36个HHK-PLA棒试件随机植入18只SD大鼠双侧脊旁皮下组织中,分别于术后1、2、4、8、12、16、20、24、28周取出,测量质量损失,了解HHK-PLA在大鼠体内的降解情况。结果(1)HHK-PLA骨科内固定棒具有良好的初始机械力学强度,其剪切强度为241MPa,弯曲强度为358MPa,弯曲模量为13GPa。(2)HHK-PLA在大鼠体内可以良好的降解,早期降解较慢,而晚期降解较快。结论HHK-PLA骨科内固定棒具有良好的初始力学强度,且在体内可以良好的降解,有望在将来用于四肢承重骨的内固定。     

人发角蛋白复合聚乳酸棒的力学强度测试及体内降解观察

目的 对自行研究的人发角蛋白复合聚乳酸(HHK-PLA)骨科内固定棒进行力学强度测试和动物体内降解研究。方法 (1)利用MTS-858 Mini Bionix型生物力学测试机分别对20根HHK-PLA棒的剪切强度、弯曲强度和弯曲模量进行测试，了解HHK-PLA骨科内固定棒的力学性能。(2)36个HHK-PLA棒试件随机植入18只SD大鼠双侧脊旁皮下组织中，分别于术后1、2、4、8、12、16、20、24、28周取出，测量质量损失，了解HHK-PLA在大鼠体内的降解情况。结果 (1)HHK-PLA骨科内固定棒具有良好的初始机械力学强度，其剪切强度为241MPa。弯曲强度为358MPa，弯曲模量为13GPa。(2)HHK-PLA在大鼠体内可以良好的降解，早期降解较慢，而晚期降解较快。结论 HHK-PLA骨科内固定棒具有良好的初始力学强度，且在体内可以良好的降解，有望在将来用于四肢承重骨的内固定。     

抗凝血肝素化聚（醚—酰胺胺—脲—氨酯）的研究

合成了一种含有聚酰胺胺链段的聚(醚—酰胺胺—脲—氨酯)(PEAUU)嵌段共聚物。这种嵌段共聚物较诸相应的聚酰胺胺,有较好的机械性能和对稀酸、稀碱以及生理盐水的良好稳定性。体外试验表明,它本身就具有良好的抗凝血性,经过肝素处理,PEAUU表面与肝素形成了聚电解质复合物,抗凝血性能又有进一步提高。     

pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs构建组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的：依据组织工程的原则,首先将pcDNA3.1-血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）165质粒转染至骨髓间充质干细胞（bone marrow stromal cells ,BMSCs）,然后将其与纳米羟基磷灰（nano-hydroxyapatite,n-HA) /羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan,CMCS）支架材料复合构建组织工程骨,观察该组织工程骨在兔桡骨骨缺损模型处的成骨能力及降解速度。 方法：采用化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,以京尼平（Genipin）为交联剂,通过粒子沥滤结合冷冻干燥工艺制备纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖复合支架材料。采用扫描电镜观察其微观结构;三点弯曲法测试其力学性能;通过细胞形态分析测试其体外细胞毒性;激光共聚焦显微镜观察其荧光性能。根据设计的引物反转录合成VEGF165,pcDNA片段,构建pcDNA3.1-VEGF165质粒。骨髓间充质干细胞取自兔骨髓,培养、传代,采用电转法将 pcDNA3.1- VEGF165转至 BMSCs 然后与 n-HA/CMCS支架材料复合构建组织工程骨;建立动物模型将其植入兔桡侧,通过大体观察,X射线,HE染色及三点弯曲强度评价其成骨能力及降解速度。 结果：京尼平交联的n-HA/CMCS支架材料微观结构、力学性能与天然松质骨相似,可满足支架材料的要求;与戊二醛做交联剂所得支架相比,本研究所得支架生物毒性更小,更利于细胞的吸附与增殖,并且使用京尼平交联是支架材料具有自发荧光特征;成功构建出 pcDNA3．1-VEGFl65质粒,将其转至 BMSCs,并与n-HA/CMCS 复合构建组织工程骨。大体标本观察表明复合材料植入骨缺损处可见骨缺损处愈合良好,植入材料大部分已转化为自体骨组织仅少许未降解。X射线观察显示实验侧可见明显骨痂生成,骨髓腔形成,骨髓腔基本贯通。HE染色结果表明实验组骨缺损愈合,皮质骨形成,皮质主要由编织骨组成,部分由新生的骨单位构成,髓腔再通。 结论： pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs复合n-HA/CMCS支架材料具有生物相容性好、无毒副作用、促进局部微血管形成、加快骨缺损修复的作用,其降解速度与骨生长速度基本匹配;使用京尼平交联的支架不同于其他骨组织工程支架材料,其具有自发荧光特征。通过激光共聚焦显微镜可以清楚地观察到支架和细胞的界面,细胞的粘附特征,以及支架的微结构和降解时微结构特征变化。综上可知本研究所得复合骨是一种潜在的性能优良的骨修复材料。