文摘
Polyhydroxyalkanoates (PHA)、微生物塑料已成为有前途的生物材料由于广泛的机械性能。然而,一些研究表明PHA是疏水性和没有识别网站细胞依恋,这常常是一个限制在组织工程方面。由于这,聚合物是量身定做相应的为了提高生物相容性在活的有机体内以及适合目标应用程序。迄今为止,这些表面修改导致PHA被广泛应用于各种生物医学和制药应用,如心脏补丁,伤口管理、神经、骨骼和软骨修复。综述了表面改性等生物医学应用关注short-chain-length PHA保利(3-hydroxybutyrate) [P (3 hb)],聚3-hydroxybutyrate -有限公司4-hydroxybutyrate) [P (3 hb -有限公司4 hb))和聚(3-hydroxybutyrate -有限公司3-hydroxyvalerate) [P (3 hb -有限公司3高压)]。
1。介绍
生物材料表面起到至关重要的作用在描述合适的接口,可以提高表面和细胞融合(1]。特制的表面功能化改善生物材料在组织工程是一个重要的突破(2]。组织工程的目标将是工程师与合适的结构框架材料增强或取代生物组织最终会降低,离开自然组织不会造成任何严重的接受者的免疫反应。生物材料的设计是为了满足营养和生物需要为特定的细胞增殖参与新组织的形成。因此,发展生物聚合物生物材料基本性质的无毒性,noncarcinogen, nonallergen nongenotoxicity,生物相容性,被广泛研究作为潜在候选人组织工程(3,4]。
在过去的70年里,聚合物已经彻底改变了全球经济,制造业,主要字段需要生物相容性材料(5]。在各种各样的生物可降解聚合物,polyhydroxyalkanoate (PHA)已经吸引了大量的关注。不过,像大多数聚合物,PHA的表面疏水性对细胞没有识别网站附件。因此,它是至关重要的改变表面性质或促进细胞识别网站在生物材料表面促进特定的细胞粘附和增殖(6]。尽管许多研究PHA在过去的几十年里,不断努力开发这个生物聚合物的应用程序依然在起步阶段(7]。在这方面,已经采取了几种方法在改善scaffold-cell交互通过修改的表面结构支架在一微米或纳米尺度(8]。PHA表面的化学改性是提高生物相容性的方法之一,增加细胞的吸附和扩散。物理混合,生物大分子接枝,奈米制造其他类似的表面功能化方法,曾成功地为PHA的表面性质的改变9]。
修改PHA可以用于医学组织工程因为修改PHA拥有增强属性,如亲水性增加,生物相容性,bioabsorption,物理和机械性能。这个修改PHA是模仿天然细胞外基质通过纳米加工制作的,这增加了附件的细胞的表面积从而增加他们的效率在细胞吸附和扩散,使其适合应用在医学组织工程生物材料。的其他修改,如solvent-cast porogen-leached聚合物支架的修改导致多孔表面增加表面积和轮廓形成粗糙的表面微孔孔隙壁哪个更有利条件细胞种群的进化。在组织工程中,理想的支架应具备一定的表面孔隙度、表面粗糙度、生物降解性,生物相容性,和机械稳定性提供合适的微环境和信息交互,细胞迁移、增殖和分化。近年来,pha开发适合心脏补丁,甚至用于心血管疾病治疗(10]。
本文提供的洞察力给多种表面改性进行裁剪PHA的表面性质作为理想的材料。有许多方法用于改善表面性质根据需要使用已被广泛研究。这改善了PHA支架的应用的前沿。本文旨在突出不同表面功能化使用short-chain-length PHA ( )聚合物,这表明使用表面改性的方法策略来有效改善PHA为各种应用程序的性能。
2。Polyhydroxyalkanoate (PHA)
通常,PHA是一种由多种微生物聚合物的羟基烃酸和存储为能源和碳材料在一些细菌11,12]。PHA是存储为不溶性颗粒和包涵体细菌细胞质的细菌细胞13- - - - - -15]。这些不溶性PHA颗粒的积累可以使用特定的标识如苏丹黑或光荧光染色像尼罗河蓝尼罗河红16,17]。PHA的生产是由喂食细菌与碳基质如单糖或复杂的植物油(18- - - - - -20.]。PHA合酶(PhaC)是碳源的关键酶转换PHA颗粒作为细菌细胞包涵体(21]。基本上,碳基板的底物特异性PhaC酶的细菌直接关联的结构确认PHA合成(22,23]。
PHA在三个主要类别,3到5碳原子,medium-chain-length PHA ( )6到14个碳原子,和混合聚合物,由short-chain-length和medium-chain-length PHA (sci - )(24]。最大量发现PHA保利(3-hydroxybutyrate) [P (3 hb)] [25]。除了P (3 hb)的成员由3-hydroxyvalerate(3高压)和4-hydroxybutyrate (4 hb)共聚单体,是最广泛研究PHA。的细菌属Cupriavidus,产碱杆菌属和大肠杆菌转化株往往与这些生物合成的(26]。
PHA取决于细胞内的降解性PHA解聚酶可以降低PHA内部积累的细菌或细胞外PHA解聚酶PHA-degrading微生物分泌的。(27,28]。一般来说,大多数类型的PHA广泛研究由于其生物相容性,因此是一位卓越的候选生物材料(29日,30.]。此外,它已被广泛报道,在活的有机体内PHA并未导致形成的生物降解的有毒化合物(30.]。此外,PHA分解代谢物中发现的含氧酸,自然的动物。这是以前报道,共聚物P (3 hb -有限公司4 hb)常用于生物医学应用生物降解成3-hydroxybutyric酸和4-hydroxybutyric酸,这是人类血液的正常成分。因此,生物材料拥有4 hb单体可以在生命系统更容易退化而不引起任何毒性作用[31日]。此外,PHA共聚物的降解速度要快得多的P (3 hb)均聚物由于多孔表面和较低的结晶度32- - - - - -34]。各种PHA聚合物包括P (3 hb),聚(4-hydroxybutyrare) [P (4 hb)], P (3 hb -有限公司4 hb),聚(3-hydroxyoctanoate) [P (3 ho)],聚3-hydroxybutyrate -有限公司3-hydroxyhexanoate) [P (3 hb -有限公司3 hhx),聚(3-hydroxybutyrate -有限公司3-hydroxyvalerate) [P (3 hb -有限公司3高压)获得了关注由于其发展潜力等组织工程应用程序移植,手术缝合线,osteosynthetic材料、骨板,支架,遭受,骨骼销子和也作为基质材料协助缓慢释放的药物和激素(24,30.,35- - - - - -37]。
PHA拥有灵活的机械性能难以弹性高分子材料的结晶。PHA的性质受到羟基等官能团集团,羧基,卤素,含苯氧基的,epoxyl单体的侧链(24,38,39]。报告3 P (hb)均聚物脆,高度结晶,硬材料(40]。此外,分子量,P (3 hb)合成从野生型细菌通常1×10的范围之间4- 3×106达多分散性的大约两个。另一方面,P (4 hb)均聚物分类作为弹性材料由于其高拉伸强度和断裂伸长率有104 MPa和1000%,分别为(41]。这类似于超高分子量聚乙烯。因此,PHA能适合各种应用程序,是一种理想的替代中提取的石化产品,塑料以及有益的生物医学和制药领域(42]。
2.1。保利(3-Hydroxybutyrate -有限公司3-hydroxyvalerate)、P (3 hb -有限公司3高压)
合成的P (3 hb -有限公司3高压)共聚物涉及3高压单体到3 hb公司的骨干(12,43,44]。是™的商标生产P (3 hb -有限公司3高压)在大规模多年来一直在中央由捷利康公司和孟山都公司(PHA的营销策略45,46]。P (3 hb -的化学结构有限公司3高压)如图1。
据报道,水晶的形成P(3高压)非常类似于P (3 hb)。3 P(高压)有一个重复单位体积0.13海里3和纤维重复0.556与0.11 nm3和0.596 nm,分别为P (3 hb) (47]。据报道,P (3 hb -有限公司3高压)共聚物结晶,更灵活,更容易处理。一般来说,3高压单体的摩尔百分比的变化影响共聚物的性质。冲击强度的增加和减少的趋势在杨氏模量可以观察到3高压单体的比例增加。这有助于一个更严格和更灵活的共聚物9,48]。
结晶的速率被发现减少与增加3高压内容。据报道,增加速率成核剂的加入,这样可以减少脆性,提高断裂伸长率(49]。3高压P的合并(3 hb)据报道,影响成核率、结晶度、增长率、老化效应(50,51]。
相比P (3 hb)、P (3 hb -有限公司3高压)共聚物熔点较低而不改变它的降解温度。这使得共聚物的热处理各种应用程序(12]。热的比较和合成聚合物的机械性能3高压共聚物不同单体成分表中列出1。P (3 hb -有限公司3高压)共聚物以超过20 mol % 3高压单元适用于制作电影和纤维不同弹性通过控制工艺条件(42]。据报道,P (3 hb -有限公司3高压)共聚物展品isodimorphic特征。低于30 mol % 3高压单体组成、3高压单位结晶在P (3 hb)晶格而超过30 mol % 3高压单体成分3 hb单位结晶[P(3高压)晶格11,52]。
可生物降解的共聚物的潜在依赖于自然环境的生物降解性聚合物。据报道发生退化由于各种微生物产生的胞外酶(53]。有几个因素决定的生物降解性聚合物。低分子量聚合物,低熔点降低速度。此外,聚合物的化学结构也会影响生物降解的速率。聚合物具有高结晶度较低的生物降解率(42]。
2.2。保利(4-Hydroxybutyrate)、P (4 hb)和聚(3-Hydroxybutyrate -有限公司4-hydroxybutyrate)、P (3 hb -有限公司4 hb)
4 P (hb)均聚物和P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物已经深入研究由于其生物相容性的属性。P (3 hb -的化学结构有限公司4 hb)如图2。各种前兆基质等γ丁内酯、4-hydroxybutyric酸ω-alkanediols可以用来将4 hb单体的共聚物(54- - - - - -56]。此外,野生型和重组贪铜菌吊钩虫拿和Delftia acidovorans菌株的选择是目前研究了P (3 hb -有限公司4 hb)生产使用各种碳前体,但其他潜在的菌株也评估了共聚物产量更高。与此同时,转基因大肠杆菌能产生这种共聚物无关的碳源如葡萄糖(57,58]。
生物合成的P (3 hb -有限公司4 hb)可以进行shaken-flask或批处理和馈料式生物反应器中培养系统。shaken-flask种植、两阶段培养通常是首选,因为它导致了更高的4 hb摩尔分数(54,59,60]。3 hb单体通常由利用糖类如葡萄糖,果糖,蔗糖,乙酸和丁酸(59]。相比之下,4代的hb单体是由4 hb前兆。有各种因素影响的生物合成共聚物,其中包括培养液浓度、pH值、碳氮比(C / N)、喂养的单一或混合碳源和曝气54,57- - - - - -59]。
P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物的物理性质随4 hb单体成分。P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物具有较低的熔点( )相比P (3 hb)均聚物。范围在50到178°C和提高4 hb摩尔分数在0到100的范围摩尔%41,61年]。与此同时,玻璃化转变温度( )据报道,在4到-48°C的范围。此外,数量平均分子量( )P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物是10之间变化4和106达(41,55,58,61年]。在以前的研究,减少据报道,增加4 hb摩尔分数(54,61年,62年]。
P (3 hb -有限公司4 hb)可以形成随机或嵌段共聚物。Amirul等。(2008)表明,P (3 hb -有限公司4 hb) 32至50摩尔% 4 hb单体成分大多是随机的共聚物,因为他们通常有多分散性(D)值在1.3至1.8的范围54]。此外,P (3 hb -的抗拉强度有限公司4 hb)共聚物是17至104 MPa (41]。其伸长值5至1320%的增量4 hb组成。在这方面,P (3 hb -有限公司-82摩尔% 4 hb)达到了最高1320%的伸长,这被认为是一种非常灵活的生物聚合物(41]。事实上,P (3 hb -有限公司4 hb)与高4 hb单体成分具有理想的弹性性能。因此,P (3 hb -的弹性性质有限公司4 hb)促进发展的灵活和强大的生物材料被广泛应用于各种应用程序。
3所示。表面改性的SCL-PHA
表面作为一个重要的平台,尤其是在生物学和医学领域,因为大多数生物反应通常发生在材料的表面和界面。细胞表面包含大量的受体结合与其他细胞或蛋白质组成细胞周围77年]。材料表面之间的相互作用和细胞外基质(ECM)已经在先前的研究深入调查,从而发展理想的生物材料,可以显著提高组织反应。有报道称许多反应发生在生物材料表面和生物系统生物材料时暴露在生物体(78年]。反应往往基于不同表面结构和孔隙度以及cell-scaffold表面界面的化学成分与生物系统。
基本上,水吸附发生在生物材料的表面,随后吸引生物分子吸附是紧随其后的是细胞附着在生物材料表面(79年]。事实上,生物材料的质量是影响生物材料表面之间的反应是启动以来的表面性质和ECM (80年]。作为生物材料接触生物体或主机,细胞慢慢坚持的材料表面,逐渐初始化组织再生。国外生物材料表面转化为水和生物分子的生物信号从血液或血清对支架的表面吸附积累细胞附件(81年]。因此,一个理想的材料表面能触发一个建设性的细胞反应在创伤修复和组织工程是有用的,而表面结构不利可能表明材料需要被移除或孤立的(82年]。然而,这两个急性和慢性炎症反应可以激活通过植入生物材料生物。
表面改性是一个优秀的技术在设计支架,以满足特定需求的发展组织工程支架(83年]。目前有许多可以概括在表的表面改性方法2。然而,大部分属性的材料没有改变表面改变,只有最外层表面成分和地形的生物材料84年]。的生物学性能在活的有机体内细胞和支架之间的相互作用是由支架的质量(85年]。
3.1。机械PHA的修改
机械修改围绕地表地形结构,如槽、脊、微纳米结构(86年]。表面孔隙度和粗糙度的支架设计,模仿自然组织的ECM,能够有效地增强细胞反应(87年]。目前,制造支架通过各种方法与多孔表面进行机械的修改。
Particulate-leaching是一种常用的方法与粗糙表面结构与凹槽和支架微结构。粒子通常使用盐、蔗糖、明胶或碳酸氢钠(NaHCO3),被称为porogens创建毛孔(数字3和4)。水溶性颗粒(porogen)中使用这种方法包括盐(88年),水凝胶(89年),和冰粒子(90年)提供易于控制孔隙结构、孔隙大小、孔隙度。制造支架particle-leaching方法涉及铸造与水溶性聚合物溶液粒子(porogen)。溶剂的蒸发后,水溶性颗粒淋溶与水形成了毛孔。porogen是淋溶的洗涤水的脚手架,脚手架上留下porogen留下毛孔(91年]。显然,高度多孔支架孔隙大小从280年到450年μm是通过使用各种porogen不同粒子尺寸。在P (3 hb -骨生成有限公司3高压)支架的基础上,研究了表面形貌高丝等。(2003),他准备P (3 hb)式支架后溶剂蒸发和溶质浸渗蔗糖晶体的使用(300年- 500年μm) porogen [92年]。支架被氧等离子体处理以改变表面化学和亲水性增加细胞粘附。细胞基质的粘附强度是通过氧等离子体增强成骨细胞的细胞治疗和支架表面粗糙度或多孔结构的增加比未经处理的表面。同样,P (3 hb) bioresorbable多孔补丁也制造使用unsieved氯化钠补丁(300 - 500年μm) porogen,添加到聚合物P (3 hb)解决方案。P (3 hb)支架的降解进行了测试在体外和在活的有机体内(93年]。
(一)
(b)
有趣的是,最近的研究显示一种新的制造方法的PHA大孔支架结合微粒浸出和酶降解技术。据报道,水吸收能力的P (3 hb -有限公司-70摩尔% 4 hb)支架上增加盐浸解聚酶的酶促降解隔绝紧随其后Acidovoraxsp DP5细菌。94年,95年]。冷冻干燥技术是一种简单、经济的方法改变支架的表面形貌通过创建micro-rough或多孔支架表面。这种技术基本原理的基础上升华,冻结在不同浓度聚合物解决方案。之后,这个ice-polymer脚手架冻干留下多孔结构表面的合成的P (3 hb -有限公司4 hb),细菌纤维素来自的地方xylinum醋菌细菌是使用冻干方法准备的。P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物溶解在1,4 -二恶烷在剧烈搅拌下,继续冻结在-80°C后冷冻干燥。
这个脚手架表现出加速细胞增殖与中国仓鼠肺成纤维细胞(排名)。这个脚手架,增强降解率,已被作为伤口敷料或组织工程支架96年]。固定的胶原蛋白在P (3 hb -有限公司3高压)电影是由氨基分解技术来创建microrough表面结构有助于羊软骨细胞细胞的细胞粘附和增殖。修改后的电影报道证明高水吸收能力相比P (3 hb -有限公司3高压)电影(97年]。除此之外,生物相容性oligohydroxyalkanoates包括低聚糖P (3 hb)和低聚糖(3 hb -有限公司4 hb)是由导电聚合物制造甲醇分解和封装在脂质体。L929小鼠成纤维细胞系的生物相容性测试(98年]。本研究表明,生物相容性的生物聚合物组织工程不仅取决于聚合物植入物本身,还取决于聚合物的降解包括低聚物和单体(98年]。
此外,程等。(2008)评估了P (3 hb -有限公司4 hb)人造血管生物聚合物作为一个潜在的候选人。Solvent-cast P (3 hb -有限公司4 hb)脚手架包含0-40摩尔% 4 hb是评估对经济增长和弹性蛋白形成的兔血管平滑肌细胞(RaSMCs) [99年]。的在体外文化RaSMCs细胞已被证明的好cytocompatibility脚手架加速细胞浸润和扩散99年]。
生物材料的表面改性使用enzymatic-catalyzed退化已经获得如此高的利息。据报道,P (3 hb)的大孔结构脚手架捏造利用脂肪酶酶降解代理在50°C和120 rpm 6 h。明胶的脂肪酶降解生成的官能团和葡萄糖胺化学耦合。表面形态研究了利用扫描电子显微镜(SEM)显示均匀的多孔结构潜在的应用程序作为组织工程支架(One hundred.]。
3.2。PHA的物理化学变化
改变表面化学和表面电荷密度和附加特定的化学组可以加速细胞粘附、增殖、分化、和ECM的合成85年]。一般来说,物理化学修改的表面生物材料涉及治疗与化学交联或氨解、活性气体,蒸汽,辐射,或等离子治疗(86年]。等离子治疗广泛用于表面改性,它涉及到使用电子、离子、自由基,中性分子,气体修改材料的表面(8]。生物相容性的P (3 hb -有限公司3高压)电影制造组织工程的等离子体处理报告(88年]。在这项研究中,氧等离子体处理增加了氧含量,而氮等离子体处理丰富与氮原子的表面。也发现新债券如羧基(从氧等离子体),碳氮,C = N,酰胺键(从氮等离子体)等离子体辐照后生成。亲水性的增加和细胞粘附的狗骨髓基质细胞观察使用等离子治疗P (3 hb -有限公司3高压)支架(88年]。
Photo-induced嫁接是另一种形式的知名技术用于高分子材料的表面改性。Photo-induced嫁接涉及到使用的紫外线(UV)或伽马辐射引发接枝聚合的亲水性基团,如羟基(-哦),羧基(羧基),或酰胺(-CONH2),在聚合物表面增强亲水性,从而提高生物高聚物材料的生物相容性89年]。伽马辐射已经使用了P (3 hb)表面改性的众多生物医学应用。许多反应在高分子材料暴露于辐射。辐射导致链交联形成小分子副产物,导致高分子材料的表面性质的变化(101年]。
氨解是另一个多才多艺的表面修饰方法通过引入胺组(nh)2)或其他官能团在聚合物表面(数字5和6)。功能是后半个共轭或接枝到聚合物表面通过这些活跃的网站(102年]。许多研究已经进行了制造生物材料与一系列功能表面接枝各种类型和形式的聚合物通过氨解过程。这些功能表面能够改善细胞粘附、增殖和细胞功能。胺组共轭P (3 hb -表面上有限公司3高压)电影通过氨解过程后来接枝胶原蛋白。胺组的数量在P (3 hb -嫁接有限公司3高压)电影被发现显著提高支架的亲水性。修改collagen-loaded P (3 hb -有限公司3高压)电影作为支架,促进骨细胞的生长的多功能性aminolysis-based聚合物表面在生物医学的应用103年]。氨解也一直由固定鱼鳞胶原蛋白肽在P (3 hb -有限公司4 (hb)支架91年]。
3.3。生物改性PHA
《主要是蛋白质、多糖、脂类、配体、核苷酸和蛋白聚糖。这些《生物附着在聚合物表面提示细胞反应。固定这些《生物高分子生物材料表面需要几种方法如物理吸附、共价附件和physical-entrapment化学接枝、表面涂层和圈套。有许多研究固定化的胶原蛋白、壳聚糖、明胶,RGD肽(精氨酸、甘氨酸和天门冬氨酸)在聚合物表面提高scaffold-cell交互和扩散104年]。如今,研究壳聚糖等生物聚合物与生物分子的固定化,胶原蛋白和明胶进行了改善聚合物的特性设计一个更合适的生物材料甚至可以植入人体组织修复(105年]。
化学接枝的方法固定《通过等离子体接枝RGD肽和蛋白质或光化学方法(93年]。P (3 hb -有限公司3高压)的电影被氨等离子体活化处理表面上,其次是RGD-containing肽的化学嫁接,RGD-containing肽是共价接枝到P (3 hb -有限公司3高压)的电影。修改后的P (3 hb -有限公司3高压)电影接枝RGD表现出明显改善细胞相容性(106年]。共价固定到P (3 hb -有限公司3高压)胶原膜表面,以改善其细胞相容性也由小王和同事(97年]。酰胺组photografted P (3 hb -有限公司3高压)电影和胶原蛋白被化学结合胺组形成collagen-modified P (3 hb -有限公司3高压)。表面润湿性或亲水性的P (3 hb -修改有限公司3高压)电影是明显增强。羊软骨细胞培养在修改后的P (3 hb -有限公司3高压)电影表明collagen-modified P (3 hb -有限公司3高压)电影有很好的细胞粘附和增殖。collagen-modified P (3 hb -软骨细胞有限公司3高压)电影坚持和形成细胞层,表明collagen-modified P (3 hb -有限公司3高压)是一个有前途的生物材料在软骨组织工程97年]。《生物高分子的混合和共价键,如胶原、明胶和壳聚糖,P (3 hb -有限公司4 hb)也曾描述(图7)[91年,107年]。
涂层表面生物聚合物与《生物技术被认为是一个最简单的表面改性方法。更好的生物材料表面之间的粘附和细胞可以提供特定的蛋白质,包括胶原蛋白、纤连蛋白和vitronectin [3]。的溶胶-凝胶过程是一种湿化学技术用于生物活性涂层应用到材料表面上。这改变了蛋白质和细胞的生物学行为,因此可以应用植入。在这个过程中,索尔(或溶液)逐步形成凝胶状网络包含液相和固相表面的材料。有几种适用于生产生物材料的溶胶-凝胶过程的使用(95年]。这中间,李et al。(2005)P (3 hb -装配式脚手架有限公司3高压)涂上sol-gel-derived生物活性玻璃。他们调查了涂层的生物活性玻璃通过溶胶-凝胶技术在P (3 hb -有限公司3高压),促进了复合材料的亲水性属性(108年]。结果发现,修改后的P (3 hb -有限公司3高压)涂层延迟P (3 hb -的退化有限公司3高压)的复合支架期间调查。这不仅显示一个有用的方法来准备支架与改进的属性也是一种调整方式在体外支架的降解行为。
的诱捕方法发明的德赛和Hubell(1992)是一个通用的方法来修改和改善生物材料表面亲水性和兼容性94年]。的cytocompatibility P (3 hb -有限公司3高压)支架表面改性增强了通过身体诱骗明胶支架固定在支架表面和肝素被裹入凝胶固定化。表面改性方法提高支架的润湿性和为细胞提供了积极的结合位点到他们附件。因此,形成支架具有理想的性能对个性化组织工程特别是骨组织再生(109年]。
4所示。奈米制造的PHA
奈米制造或通常被称为纳米技术围绕着设备和材料在纳米生产(110年]。近年来,由于纳米-奈米制造获得了人气和微貌密切模仿细胞外基质的自然环境。电纺是一种流行的技术制造的纤维生物材料(图8)[111年- - - - - -114年]。基本上,电纺的过程包括注射器挤出聚合物溶液,高压源形成表面电荷,收集器收集聚合物纳米纤维。高压源的应用使表面电荷的形成,导致聚合物解决方案成为喷射聚合物溶液在针尖端形成泰勒锥。圆锥的形状决定了锥的形状。聚合物射流拉伸基于加速电动力量贡献在细长的合成纤维。收集器的聚合物纳米纤维支架形式时,溶剂蒸发(112年,115年,116年]。
这些伪造实际上电纺矩阵(图9)是已知的支持附件和各种细胞类型扩散。创新的收藏家和纺纱技术的使用导致与对齐纤维支架,不同的成分,改善机械性能,不同的降解率,或功能(生产半个117年]。虽然基本理解纤维形成已经在几个以前的研究,强调的一个限制是纤维直径均匀性仍然需要努力得到解决(112年]。
在最近的一项研究中,实际上电纺P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物与胶原蛋白肽显示,纳米纤维的大小取决于变化4 hb单体成分(114年]。一般来说,实际上电纺nanofibrous矩阵被发现提高表面润湿性和细胞生长,显示所需的属性作为可生物降解的伤口敷料。实际上电纺支架的性质可以通过控制纳米纤维形态的改善显著。此外,理想的支架的发展与临床相关的维度和细胞内部的均匀分布也需要被认为是在医学应用特别是组织工程(118年]。
5。混合和pha的复合材料
为了不同的性质P (3 hb-co-4hb)共聚物为特定的应用程序,他们一直与其他合适的生物材料设计新的混合或复合材料。基于研究Yu et al . (2012), P (3 hb -有限公司4 hb)包含4摩尔% 4 hb是melt-mixed短玻璃纤维(山东)通过共转双螺杆挤出机119年]。他们证明了属性,如拉伸模量、拉伸强度和冲击强度P (3 hb -有限公司4 hb) /山东复合材料,增加了6.6倍相比,P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物。除此之外,另一项研究关于新混合聚丁烯琥珀酸(PBS) / P (3 hb -有限公司4 hb)也被详细调查(120年]。分析使用差示扫描量热计(DSC),万能材料试验机,和流变仪进行了确定机械性能,结晶度,PBS / P (3 hb -的流变行为有限公司4 hb)。因此,添加P (3 hb-co-4hb)增加了PBS的结晶温度。储能模量(G)和损耗模量的PBS / P (3 hb -有限公司4 hb)混合直接成比例P (3 hb -的内容有限公司4 hb)。这是强烈的假设的P (3 hb -有限公司4 hb)可以提高PBS的属性(120年]。
此外,混合的可生物降解聚合物聚乳酸(PLA)与P (3 hb -有限公司4 hb)已被合成通过熔融复合(121年]。P (3 hb -的影响有限公司4 hb)解放军/ P (3 hb -的性质有限公司4 hb)混合已得到充分的研究和理解。两个P (3 hb -有限公司4 hb)和解放军非混相,这降低了玻璃化转变温度( )P (3 hb -有限公司4 hb)相比原来的P (3 hb -有限公司4 hb)。这是由于人民解放军和P之间相界面的存在(3 hb -有限公司4 hb),结果在界面附近的提升链流动。此外,解放军的断裂伸长率/ P (3 hb -有限公司4 hb)混合后被大大增强添加P (3 hb -有限公司4 hb),表明解放军固有的脆性的改善。同时,肯定地,解放军通过合成生物降解性得到了改进的混合121年]。在另一项研究中,胶原蛋白被合并到P (3 hb -有限公司4 hb)共聚物通过使用相结合的混合两种不同的溶剂,氯仿和乙酸溶液(图10)[70年]。这种技术的混合被发现增加亲水性和表面L929细胞增殖明显。
另一项研究在制备P (3 hb -有限公司4 hb)和cobalt-aluminum-layered双氢氧化物(LDH)融化夹层(已被调查122年]。系统分析了bionanocomposites的热机的性能,热稳定性和热燃烧。热释放的结果,阅读能力(HRC) bionanocomposites从微尺度燃烧量热法可以减少通过添加LDH尖锐。此外,动态力学分析表明了bionanocomposites LDH的储能模量大大提高(122年]。除此之外,一个简单的混合被用来制造多孔复合膜的P (3 hb -有限公司4 hb) /钙偏磷酸盐(CMP)提高P (3 hb -的性质有限公司4 hb)显著(123年]。除此之外,合成为随机块聚氨酯(PU3/4HB-ran-PEG)和交替块聚氨酯(PU3/4HB-alt-PEG)进行了使用1,6-hexamethylene二异氰酸酯(HDI)为偶联剂,根据P (3 hb -有限公司4 hb)和聚(乙二醇)(挂钩)类似的化学成分。相对,PU3/4HB-alt-PEG拥有更好的不够由于微观结构,亲水表面血小板粘附。同时,老鼠的神经胶质细胞和成纤维细胞表现出一个更有利的兼容性对PU3/4HB-alt-PEG电影基于细胞培养的细胞附件化验。因此,PU3/4HB-alt-PEG提供更好的医疗应用的生物材料结构和可取的属性(124年,125年]。
6。表面改性的应用PHA在医学和制药等领域
PHA的生物相容性通常取决于它的形状,表面孔隙度、化学材料,结合组织(30.]。3 P (hb)表现出良好的生物相容性和是一个正常的代谢物中发现人体血液(29日]。这种聚合物还展品微不足道的细胞毒性反应。然而,由于降解低P (3 hb)共聚物P (3 hb -有限公司3高压)已经选择了医学研究[53]。
PHA是用作nanofibrous支架材料在组织工程设计提供强有力的支持(111年]。它的功能来保护人体免疫系统的细胞植入并提供必要的力学性能和bioabsorption属性。支架的一个示例应用程序是一个心脏瓣膜。由于其生物降解性能,支架插入人体不需要删除(30.]。单丝P (3 hb -有限公司3高压)缝合也用于muscle-facial伤口的愈合。在现场没有发现急性血管反应的植入。在整个治疗期间muscle-facial削减,缝合线上必要的力量和这植入安装到通常的伤口过程35]。止血系统在细胞响应水平不受P (3 hb)和P (3 hb -有限公司3高压)此前报道(35]。没有急性血管反应在植入的P (3 hb)或(3 hb -有限公司3高压)缝合植入实验动物一年。羟磷灰石的混合与P (3 hb)或(3 hb -有限公司3高压)演示了机械强度类似于人的骨头,这是特别有益的骨组织工程(126年]。
由于PHA是可生物降解和生物相容性,它已成为一个潜在的候选人被用作药物载体。药物释放的速度取决于基质孔隙度和共聚物组成(127年]。P (3 hb -有限公司3高压)使用抗生素控制系统建设(128年]。据报道,随着3高压内容的增加,封装效率降低。这是由于无定形部分的增加随着3高压内容的增加,导致药物分区成无定形区域(128年]。
P (3 hb -有限公司4 hb)是一种很有前途的生物材料为不同应用尤其是在组织工程。这种共聚物获得注意力从一些研究人员由于其优越的生物降解性,生物相容性,可裁制成衣的化学和物理性质,和无毒性13,129年]。因此,努力被合成P (4 hb)和P (3 hb -有限公司4提高生物材料特色hb)。在徐的研究等。(2010),纳米纤维支架和电影的P (3 hb), P (3 hb -有限公司4 hb)和P (3 hb -有限公司通过相分离3 hhx),合成,追究他们的潜力作为医用材料(2]。结果表明,P (3 hb -有限公司3 hhx)拥有最大的潜力,提高神经干细胞(NSC)的分化成神经元,这协助修复中枢神经系统(CNS)。纳米纤维支架和电影的比较细胞生存能力,纳米纤维支架无疑表现出更高的效率NSC附件,突触发生和突触的产物。这是由于纳米纤维支架的广泛连续纤维网络,形成了高度相互关联的多孔结构从而使神经炎的渗透矩阵内支架更好的细胞之间的联系。因此,P (3 hb -纳米纤维支架有限公司3 hhx)已被证明是一个潜在的生物材料用于治疗严重的中枢神经系统损伤(2]。
此外,技术进步在PHA的研究促进了静电纺丝的发展P (3 hb -有限公司4 hb)和许多其他PHA的选民在活的有机体内医学支架(129年]。根据一项研究应等。(2008)、P (3 hb -有限公司7摩尔% 4 hb)和P (3 hb -有限公司-97摩尔% 4 hb)被用来制造纳米纤维支架通过电纺的[与改善bioabsorption和生物相容性130年]。P (3 hb -的宽度有限公司-97摩尔% 4 hb)纳米纤维支架220海里,而P (3 hb -有限公司7摩尔% 4 hb)是190海里;因此,纤维宽度显示增加了聚合物的分子量。然而,表面的P (3 hb -有限公司-97摩尔% 4 hb)支架减少孔隙度而P (3 hb -有限公司7摩尔% 4 hb)灭菌后保持不变。的退化和bioabsorption率P (3 hb -有限公司-97摩尔% 4 hb)高于P (3 hb -有限公司7摩尔% 4 hb)。此外,周期性的组织学观察表明,两支架引发轻微的组织反应。他们的机械性能与人体皮肤的有潜力提供足够的生物力学支持。皮下植入12周后,瘦P (3 hb -周围结缔组织有限公司-97摩尔% 4 hb)观察无纤维封装。此外,有相当数量的减少炎症细胞导致最小炎症在退化的支架(129年]。此外,实际上电纺纳米纤维支架的P (3 hb -有限公司4 hb)开发与氯仿和二甲基甲酰胺(DMF) [131年]。各种方法如酶促降解和盐分淋洗技术被用来改变支架的表面结构通过增加孔隙度对生物医学领域的应用71年]。
除此之外,PHA的合并与纳米黏土强化发展成nanobiocomposites生物医学的巨大潜力。例如,P (3 hb -有限公司-70摩尔% 4 hb)与5%的钢筋claytone显示增强的热性能、力学性能和光学透明度(131年]。这些biocomposites还显示积极改善抗菌性能与粘土含量增加。一般来说,生物降解性和生物相容性P (3 hb -有限公司-70摩尔% 4 hb)兜售其优越的性能,拓宽其使用在再生医学应用被开发成一个环境友好型生物材料(132年,133年]。
另一方面,P (4 hb)的发展和polyglycolide-contained复合材料在活的有机体内补丁肺动脉和心脏瓣膜已经证明积极的结果(6,134年- - - - - -136年]。在这方面,polyglycolide / P (4 hb)复合材料用作肺动脉和心脏瓣膜补丁进行评估在活的有机体内在临床试验前羊为了更好地理解和控制的影响复合材料(134年,136年]。在饶的研究等。(2010)、P (3 hb -的制造有限公司4 hb)与天然高分子胶原蛋白进行了通过一个简单的绑定方法添加维生素E (137年]。生物相容性评价小鸡绒毛膜尿囊的膜(CAM)证明了P (3 hb -有限公司4 hb)胶原蛋白和维生素E可以减少炎症相关的生物高聚物,促进血管生成。这种混合可以利用作为潜在的伤口愈合敷料由于组件表现出加速伤口愈合属性(137年]。
7所示。总结与展望
综述论文强调各种方法用来修改PHA的目的是提高表面性能,这样就可以广泛应用于各种应用,包括生物医学,农业,水产养殖领域。这些修改技术要求提高生物材料对细胞更好的性能附件,细胞反应和移植。毫无疑问,PHA表面通过混合或绑定的变更与生物分子促进表面亲水性,从而提高它们的属性在设计理想的支架模仿天然ECM的结构。此外,先进的纳米技术已经应用在PHA生产优秀实际上电纺纳米纤维支架具有高的纳米纤维网络提供良好的环境和信息交互。进一步理解cell-biomaterial交互将为未来的研究提供重要的思想在设计改进的生物医学补丁或支架更好的治疗方法。此外,增强了生物材料的发展应强调,实现通用的和有效的方式打开一个广泛应用的发展前景。因此,先进的表面修改PHA和新出现的制备方法需要进一步的调查和评估对进展的重大贡献在未来各种PHA应用程序。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。