聚ε-己内酯(poly(ε-caprolactone),PCL)是一种在生物医疗领域广泛应用的半结晶可生物降解聚合物。它在常温和体温下具有橡胶态特性,展现出优良的柔韧性和机械性能,且易于加工,与其他常见的可生物降解材料如聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)有所不同。PCL在制造纳米纤维支架方面表现突出,被广泛应用于组织工程支架的开发。
PCL作为一种热塑性塑料,其熔点为60℃,玻璃化温度为-60℃,在37℃时呈现半结晶的橡胶态特性,这使得其在医用导管和软硬组织修复材料方面尤为适用。此外,未改性的PCL在2-3年内可完全降解,这使其理想作为能在心肌中长期整合且显著减少瘢痕的细胞装载贴片。PCL的低免疫原性和良好的生物相容性增加了其在血管和组织再生中的应用潜力。
然而,PCL的生物降解速率较慢是其一大局限,通常需2-4年才能完全降解。此外,其低生物活性和疏水性也会抑制细胞粘附和增殖的能力。因此,为了克服这些缺点,研究者们通常通过表面修饰、微结构设计或与其他聚合物共混来改善PCL的亲水性、机械性能和生物性能,以促进细胞的粘附和生长,从而引导血管组织再生。
成功的人造组织支架能够通过促进细胞组织生长、提供适宜的机械和生物功能来支持再生。2008年,波士顿大学的研究团队开发了一种具有微米级凹槽结构的分层PCL支架,并应用表面改性技术在其表面附着光反应性丙烯酸酯基团,以提高细胞粘附性。这样的层叠结构能够诱导血管平滑肌细胞(VSMC)的定向生长和细胞外基质(ECM)的排列,展现出优越的应用前景。
此外,2010年慕尼黑工业大学的研究团队针对血管化与灌注不足的问题设计了聚己内酯(PCL)支架,通过计算机辅助设计(CAD)和熔融沉积建模(FDM)技术对缺损部位的血管通道进行建模,以指导血管的形成。研究结果显示,通过这种定制化的支架,成功促进了血管网络的形成,表明PCL在组织工程中的巨大潜力。
2020年,郑州大学的研究人员提出了一种新颖的制备小直径血管组织工程支架的方法,该方法结合了环保型超临界CO2微孔发泡和聚合物浸出技术,成功制备出多孔的PCL支架。这些支架支持细胞生长,并在体外实验中验证了其促进血管化的能力,为小直径组织工程血管的开发提供了理论和实验数据支持。
近年来,聚己内酯因其独特的性质越来越受到重视。但其作为均聚物在力学性能和降解性能上的调节能力有限,这限制了其医学应用的范围。为了解决这一问题,研究者们正在探索通过聚合与PLA、PGA等聚合物共聚的方式,以调节共聚物的性质,从而在更大程度上拓展其在血管组织工程和再生修复材料方面的应用前景。
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