组织工程及其材料研究进展

专业论文

　第19卷第4期　2003年7月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.19,No.4

Jul.2003

组织工程及其材料研究进展

孙宝全,衣光舜,赵淑英,陈德朴

(清华大学化学系,北京100084)

X

摘要:介绍了组织工程的最新研究现状,主要就组织工程对材料的性能要求,如生物降解性、与细胞及组织的适应性进行了综述。对所使用的组织工程材料,重点讨论了聚羟基烷基酯,聚酸酐,聚酰胺的研究进展与性能。同时介绍组织工程材料的最新进展。

关键词:组织工程材料;组织工程;可生物降解聚合物;聚羟基烷基酯;聚酸酐;聚酰胺中图分类号:TB39　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-7555(2003)04-0001-05

1　引言

目前,全世界有数以千万计的病人面临晚期器官损坏或组织坏死的危险。当前主要采用的治疗方法是器官移植,但器官捐献者数量不足,且该方法存在异体排斥导致移植失败的危险。组织工程是通过在可生物降解的聚合物基体上将哺乳动物的组织和细胞进行培养,生长出所需形状的组织或器官,以修复、替代已损坏的器官,当新的器官生成之后,聚合物基体自动降解,生成无害的物质被生物体吸收或排出体外。各种组织或器官的再生、恢复、替换已在体外及动物身上进行了大量的实验并获得成功[4]。目前,组织工程面临许多挑战。组织工程材料就是关键问题之一。为使细胞能在聚合物基体上保持其生物活性,使细胞能形成所需的器官,必须找到适宜的聚合物材料。同时,还需要在生长因子(GrowthFactor)的作用下才能迅速生长。本文就新型组织工程材料进行综述。2　组织工程材料

组织工程材料是一类可植入体内的可生物降解的聚合物材料。在组织、器官的培养过程中起暂时性支架作用,同时,它的几何形状能够引导细胞生长成所需的器官的形状,因此,这些基

[2,3]

[1]

质材料须具有以下性能:(1)能提供细胞生长和粘附的空间;(2)可生物降解性,一旦新的组织或器官生成后,基质材料应能降解成小分子化合物被生物体吸收或排出体外;(3)有较好的与

生物体的适应性[3],以致细胞能够很好地粘附于这些材料上快速生长;(4)无毒性,无论材料本身还是降解的产物都不应该对人体有毒害、引起组织发生炎症或排异反应。现应用于组织工程的材料很多,大体可分为天然生物材料和合成材料。本文主要评论组织工程用的新型合成材料。

2.1　组织工程材料的生物降解性能

聚合物的生物降解性能是指将该聚合物置于体液,组织,血液,酶等生物体内(或体外)的环境中,聚合物链发生断裂、分解、分子量减小、材料的强度下降的性能。目前,聚合物生物降解的确切原因尚不完全清楚。一般认为聚合物生物降解的主要原因是水解作用,其次是酶解,有时是两者的协同作用。

水解通常是由于在各种聚合物链中有如Fig.1所示某些亲核或亲电中心的存在,这些极性中心本来就是构成聚合物链的薄弱环节,再加上体内水、酸、碱等物质进攻或溶剂化,则更增加了这些部位的极化,以致最后断裂。因

X收稿日期:2001-09-04;修订日期:2003-01-17　基金项目:国家自然科学基金资助项目(29776030)(.:

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高分子材料科学与工程2003年　

此,聚合物链中极性中心的存在是聚合物具有生物降解性能的必要条件。影响聚合物生物降解速度的因素很多,其中,聚合物的结构是内因。此外,链上取代基的极性、大小、数量也是重

要的结构参数[5],聚合物的亲水-疏水平衡对其生物降解性能也有较大影响。带有亲水和疏水

链段的聚合物比那些仅有亲水或仅有疏水结构

的聚合物具有更高的生物降解速度。

Fig.1　Nucleophilicorelectrophiliccentersinsomebiodegradablepolymers

2.2　组织工程材料与生物体的适应性及毒性

组织工程中,细胞的功能和存活能力极大地依赖于基体材料,基体材料在组织培养过程中起着支持细胞和组织生长的骨架的作用,一方面它们为细胞和组织生长提供了环境,另一方面基体材料也为细胞和组织最终生长为器官规定了形状。可生物降解的聚合物完成预想的功能之后,部分降解成小分子排出体外,或被组织吸收。这些降解产物最好是能与生物体相适应,无毒,不对生物体产生排异反应,不引起组织的发炎反应,并且不干扰组织的正常生长及愈合。

2.3　合成组织工程材料

合成材料在某些方面明显优于天然材料,它可以通过合成方法控制材料的结构、性能,以获得满足细胞与组织培养对材料的强度、生物降解性及与生物体的适应性的要求。同时,可以在短时间内得到大量所需材料,实现组织工程的规模化。近几年来,合成的生物材料有聚酸酐类、聚酰胺类及A-羟基烷基酯类等。

2.3.1　聚酸酐类:聚酸酐是单体通过酸酐键相连的聚合物,酸酐键具有水不稳定性,最容易水解成羧酸,聚酸酐具有优异的表面溶蚀性和生物相容性,在生物医学领域得到了应用。

Langer等利用聚酸酐的不稳定性,开发出一系列的可生物降解材料,并应用于组织工程[2]

制备包裹庆大霉素的植入体,用于骨髓炎的治

疗。在聚酸酐中引入酰胺键,获得的聚合物具有很好的成纤维及拉伸性,已用于外科手术线及其他方面[7]。将富马酸与癸二酸的共聚物P(FA-SA)制成微球,用于包裹及缓 …… 此处隐藏：6100字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……