组织工程支架材料

存在缺点 ： ( 1 ) 有机溶剂残留 ( 2 ) 高温拔丝损害分子稳定性 ， 且 喷涂技术难度大 、成本高 ( 3 ) 空隙分布不均匀 ( 4 ) 由于固有粘滞性限制 ，采用气体法和溶剂发泡等方法时开孔率低 （5）因聚合 物溶液流动或者使用粘合剂将导致部分NaCl颗粒被包裹
●低热高压法
●目的： 制作不含有机溶剂、三维结构良好的丙交酯 —乙交酯共聚物( P L GA) 支架，使之符合组织工程骨修复的需要。 ●需要克服的的问题： 有机溶剂残留、空隙分布不均匀、三维结构控制不稳定、支架 小并且开孔率计算不准确等。 ●原材料：
Figure 2. PLGA spinning with a microfluidic chip. (a) Fiber generation with the chip and (b) PLGA fiber scaffold for cell culture wound around a coverslip (18 × 18 mm) during spinning (at 60 rpm).
●传统开环聚合制备无规聚乙丙交酯：
单体:
乳酸
乙醇酸
聚合原理：
●三步法制备交替聚乙交酯丙交酯：
聚合原理：
第一步：O-氯乙酰-DL-乳酸的制备：
第二步：DL-3-甲基-乙交酯的制备：
第三步：Alt2PLGA的制备：
三步法的优缺点：
优点：该聚合物结构规整，组成固定，降解性
能较稳定。 缺点：工艺流程过长，生产成本高，不利于大 规模生产；辛酸亚锡催化剂对细胞有毒 害作用。
2 可加工性 3 孔隙的大小和孔隙率有可调控性
4 有足够的表面积用于细胞黏附
5 有足够的空间使细胞集落扩展 、增殖
支架材料-PLGA
◇PLGA的制备方法：
●传统开环聚合制备的无规聚乙丙交酯 ●三步法制备交替聚乙交酯丙交酯 ●其他制备聚乙交酯丙交酯的方法
◇ PLGA支架的制作：
●低热高压法
◇ PLGA支架的降解：
◆氯化钠晶体 ，密度 2 . 1 7 g/ c m3 ◆ 7 5 ：2 5的丙交酯 —乙交酯共聚物
●支架制作流程：
P L GA在液氮 内 冻干后用食品加工机改装 的高速粉碎 机制成颗粒。筛 取 6 0~ 80目( 2 0 0 - ~ 2 5 0 um) 粒度的 颗粒备用 。同样方 法制取 60 ~ 80目氯化钠颗粒备用。 将 P L G A 与氯 化钠 颗粒 按质 量 比 1 ：1 6和 1：2 0， 将混合物用低速搅拌机 ( 6 0 r/min ) 2 5℃ 下搅拌 1h ， 使颗粒均匀混合 。 在高压下加 热 ， 使分布于 氯化钠颗粒周围的 P L G A 颗粒产生蠕变并熔结成海绵 状 ，记录各个支架的厚度 与质量。
高聚物、金属材料、陶瓷
PAN与PVC共聚物 聚氨基甲酸乙酯 、 e-PTFE 硅橡胶、尼龙聚酯、碳纤维 PCLE 、 PLGA PMMA 、PHEMA 、胶原和聚醇酸 血纤维 、聚乳酸 、聚乙醇酸
●角膜组织工程支架材料
●肝、胰、肾、泌尿系统 组织工程支架材料
支架材料的选择条件：
1 生物降解性和生物相容性
● 三维结构观察:
将支架制成 5 mm x 5mm x 5 mm标本 ，在低电流 环境 下喷金后 ，使用扫描电镜 ( SEM) 进行支架表面和 内部 结构观察 ，检查空隙分布 、内部空隙连通性和孔径 。
PLGA(50/50)圆柱支架
PLGA(50/50) 支架截面
PLGA(50/50) 支架表面
●支架的空隙率等数据统计：
结论：随着配料比、沥青时间的不同，开孔率有
较大的差异。
●低热高压法的特点 ：
低热
高压
支架作为细胞诱导因素是不可缺 少的柱 。 应当具有良好的空隙率 、孔径和开孔率 。 这代表其结构相容性指标 。目前空隙率一 般要求在 9 0 ％以上 、孔径约200m、开孔 率高。合理的空隙率 、孔径和开孔率是保 障成骨性细胞进入和降低非成骨性因素干 扰的基础 。而且高空隙率 、高开孔率和大 型的孔径结构 更加有利于物质交换 ，所以 组织工程支架制作时要尽量满足这 3个件。
Supplement：PLGA Fiber Fabrication
Figure 1. (a) Schematic of amicrofluidic chip and a cover glasswinding device for the aligned PLGA fibers. (b) Principle of the phase inversion process during polymer precipitation.
●其他制备聚乙交酯丙交酯的方法
此外还有直接熔融聚合法合 成聚乙交酯丙交酯，可以根据需 求配摩尔比 ，有利于缩短反应时 间及降低成本等。
Supplement： Characteristics of PLGA microspheres
PLGA支架的制作：
现有支架制作方法：
机溶剂发泡法 、 三维喷涂法、 相分离法 、 高压气体发泡法 、浇注 NaCl 沥清法
要求：
●具备细胞分化的多能性或专能性
●种子细胞供源广泛
●具备自我更新能力
讯息因子：
◆贴附因子
◆生长因子
◆细胞分化因子
支架：
定义：用特殊的生物高分子材料建构出三度空间的 立体框架，让植入的细胞可以在其中生长并增生。
支架材料的分类：
●骨组织工程支架材料
●神经组织工程支架材料 ●血管组织工程支架材料 ●肌腱组织工程支架材料 ●皮肤组织工程支架材料
取1g混合物放入红外 光谱模 具内，在 7 5℃、 6 .5 MP a条 件下加压 4一 mini． 制 成直 径 1 3.1 mm 、 厚度 5mm 的柱 状体。
●氯化钠沥取：
●孔隙率和开孔率测定： 密度法：依据膨胀后聚合物密度降低原理进行计算 设 M=沥清前质量、m=沥清后质量 ；p1 =PLGA原 始密度、p2=PLGA实际密度 、p3=氯化钠 晶体密度； 体积 V不变。密度法空隙率 Pm=(1-p2/p1) x100%， p2= m／V
组织工程支架材料
组织工程：
组织工程的核心就是建立细胞与生 物材料的三维空间复合体,即具有生命力 的活体组织,用以对病损组织进行形态、 结构和功能的重建并达到永久性替代。
组织工程三要素:
支架──细பைடு நூலகம்的家
细胞──组织 再生的关键
讯息因子── “所罗门之钥”
种子细胞：
分类：
●分化完全的成熟细胞 ●有分化成其它细胞能力的干细胞