文摘
本研究的目的是评估的软组织响应纯和Au-embedded PPg-PEG。PP-g-PEG2000、PP-g-PEG4000 Au-PP-g-PEG2000, AuPP-g-PEG4000获得通过氯化聚丙烯和聚乙二醇在存在“嫁接”技术的基础。溶剂铸造的电影这四个与PP共聚物作为对照组被嵌入到五个不同的老鼠。植入后30天,炎症和SEM微观评价分析。页最强烈的炎症反应在其他聚合物。PP-PEG嵌段共聚物具有高分子量和gold-nanoparticles-embedded独立显示轻度炎症反应。SEM评估显示打洞,正如所有聚合物样品表面的缺陷除了页。接枝共聚物挂钩,尤其是Au-attached,有良好的软组织反应,炎症反应变得温和的侧链挂钩的数量增加。
1。背景
聚丙烯(PP)是一个著名的疏水性聚合物具有良好的机械性能和简单处理低成本和良好的可回收性(1,2]。由于其良好的薄膜和纤维性能,发现广泛的医学应用。然而,为了获得一个更好的在活的有机体内生物相容性,可以引入聚合物亲水性基团来克服其疏水性质通过postpolymerization反应(3]。的se newly formed polymers are named as amphiphilic block copolymers. Grafting reactions of the hydrophilic segments with a hydrophobic chain can be performed in three routes [4- - - - - -6:“嫁接”、“嫁接,”和“嫁接”导致梳或刷式接枝共聚物(7- - - - - -11]。刷式接枝共聚物由一个线性链侧链的接枝密度高(通常是一个侧链骨干的每个重复单元)。梳式接枝聚合物主要包括聚合物链,骨干与一个或多个侧链通过共价键连接,和树枝。梳式移植的总摩尔质量和性能是由主干长度、嫁接密度,和侧链长度。嫁接到聚合方法是详细解释在我们以前的工作12]。嵌段共聚物有聚(乙二醇)(挂钩)组成一个特殊的和有趣的类别由于挂钩是一个水晶,中性,生物相容性材料在亲水属性(13- - - - - -15]。他们有一个独特的分子结构,其中包含部分疏水性和亲水性字符(16- - - - - -18]。挂钩以来克服了疏水性的影响PP、的多样性在活的有机体内应用PP-PEG将扩大。据我们所知,有关的实验研究在活的有机体内属性的低和PP-PEG嵌段共聚物具有高分子量先前没有被研究过。
生物材料的另一个有吸引力的研究领域是polymer-stabilized纳米粒子,尤其是金银等金属纳米粒子(19- - - - - -27]。在我们之前的研究中,我们已经指出抗菌效果的非盟和Ag纳米粒子嵌入28两亲性接枝共聚物的聚合物。我们还研究了在活的有机体内和在体外生物相容性Au-embedded共聚物样品(28- - - - - -31日]。Au-nanoparticle-embedded可生物降解聚合物被发现导致减少炎症相比纯粹类型(29日]。合成、光谱表征和抗菌活性的金属纳米粒子嵌入两亲性接枝共聚物的梳式接枝共聚物研究小组,研究了之前(28]。根据最近的这些数据,我们认为该共聚物可以有前途的生物材料,根据一项新研究计划在活的有机体内的行为gold-nanoparticle-attached和纯膜接枝共聚物接枝共聚物样品。这些数据也支持与SEM和组织学评估。
2。材料和方法
2.1。材料
聚乙二醇、PEG4000、氯化PP (PP-Cl),不,和溶剂都从奥尔德里奇购买使用前未经纯化。
2.1.1。合成的纯和Gold-Nanoparticles-Embedded两亲性接枝共聚物接枝共聚物
PP-g-PEG2000的合成、纯PP-g-PEG4000 Au-nanoparticles-embedded PP-g-PEG2000,和Au-PP-g-PEG4000详细解释在我们之前的研究(12,28]。短暂,Williamson-ether-synthesis-like反应之间的挂钩和PP-Cl在四氢呋喃溶液进行氢化钠的存在。典型的执行结束描述反应如下:peg - 2000(5.0克,2.5更易)和PP-Cl(1.43克,1.0更易Cl)涨跌互现,溶解在干燥的四氢呋喃(10毫升)。不(0.12克,5更易)添加到解决方案,和反应混合物在室温下搅拌下氩为3天。反应混合物倒入200毫升水含有1毫升的浓盐酸。聚合物过滤,用蒸馏水洗净,干在50°C真空下了一天。净化,原油聚合物被再溶解在200毫升的甲醇氯仿和再沉淀,然后真空下干燥过夜。产量:1.9 g (75 wt %)。
Gold-nanoparticles-embedded在我们先前的研究中得到了两亲性接枝共聚物接枝共聚物(28]。简单地说,水HAuCl股票的解决方案4:0.1米和还原剂,NaBH4(0.1米),单独准备。PP-g-PEG2000的接枝共聚物(0.2 g)在20毫升的四氢呋喃溶解。0.10毫升HAuCl4被添加到聚合物溶液中,搅拌。10分钟后搅拌,0.10毫升NaBH4了水溶液混合,生成一个深红色的胶体溶液。解决方案是搅拌10分钟,然后倒入培养皿中(Φ= 7厘米),并允许溶剂蒸发留下一个深红色的聚合物薄膜。溶剂铸膜在真空环境下用甲醇洗净,晒干。
2.2。方法
2.2.1。在活的有机体内植入
的在活的有机体内植入过程是相同的与我们先前的研究Au-nanoparticle-embedded可生物降解polyhydroxyoctanoate(越南河粉)聚合物块(30.]。我们已经分析了在活的有机体内行为的五种不同的聚合物,PP作为对照组,PP-PEG 2000, PP - peg - 4000, Au-embedded PP-PEG,和Au-embedded PP-PEG 4000。两种聚合物薄膜样品的五个不同聚合物在标准措施准备10×12×0.3毫米尺寸,和八个聚合物薄膜样品总共通过环氧乙烷气体灭菌八小时在无菌和植入老鼠形式。所有手术都是在无菌条件下完成Hacettepe大学的伦理委员会的批准。0.1毫升/公斤alphasyn和0.3毫升/公斤氯胺酮用于使麻醉五个不同女性白化威斯特鼠平均体重250克。然后,两个聚合物薄膜样品每种类型的嵌入到单独的五个不同的老鼠。5厘米正中切口操作显微镜下了(蔡司3 5 *)。每个椎骨的棘突的解剖直言不讳地创建一个皮下口袋位置的聚合物电影。每个聚合物薄膜样品固定在每一方的通过7 0尼龙缝线(Ethilon Ethicon)以防止位移。
2.2.2。贪污收获
移植在类似的方式收获在我们之前的研究30.]。植入后30天内,所有五个老鼠牺牲和两个聚合物样品相同类型的附加到皮下组织和肌肉筋膜从每只动物被收获。一个聚合物SEM评估样本保存,另一块是立即在10 wt %的福尔马林溶液固定几天保持聚合物的结构和周围组织的收获。这个过程是对每个样本重复收获从其他动物。所有五个聚合物薄膜样品被嵌入在石蜡切成5μ米厚的部分,沾染了hematoxylin-eosin和梅森的三色的。在光学显微镜下,在活的有机体内每个聚合物评价的行为。
2.2.3。组织学观察
从每个收获不同组织学部分样本被使用光学显微镜观察不同的放大。在每个组织切片,胶囊的形成在不同厚度覆盖植入聚合物薄膜样品。在活的有机体内讨论了行为的聚合物样品通过这个胶囊内炎症反应的强度。炎症反应是归类在四个不同的组:炎症细胞群,胶原蛋白合成、胶囊的厚度,和新血管形成命名为新血管形成。炎症反应的解释为不同的聚合物是由使用修改后的样本规模腻过et al。32]最初引入文学通过我们之前的研究(30.]。囊周围的聚合物样品的厚度测量从四个不同的标准化领域,一个植入的两侧。最终的平均价值记录为这四个不同的测量。新血管形成的胶原蛋白增生,强度,炎性细胞计数分析,在相同的方式33]。
2.2.4。扫描电镜的评估
聚合物样品的扫描电子显微图了JEOL jxa - 6335 FS扫描电子显微镜(SEM)。Semiquantitative-Inca-energy色散x射线能谱(EDS)也用于金属纳米粒子的评估。断裂面的评估、复合聚合物样品在液氮冷冻断裂,安装,镀钯、金、碳。扫描电镜在15千伏,电子图像记录直接从阴极射线管宝丽来胶片。
3所示。结果
在这项研究中,我们比较了在活的有机体内属性和SEM对PP作为对照组和四种不同类型的两亲性接枝共聚物:PP - peg - 2000, PP - peg - 4000,非盟- PP - peg - 2000和aupp - peg - 4000。每个聚合物薄膜放在后面的老鼠在类似的方式与我们先前的研究[29日,30.]。整个注入期间,所有的老鼠都健康,没有不良反应如坏死或脓肿形成社区的植入物。
3.1。宏观的外表
的电影都没有脓肿形成或炎症性不良反应邻近聚合物块因为所有消毒聚合物样品被植入老鼠在无菌条件。聚丙烯聚合物电影深深嵌入到软组织和厚,硬胶囊周围形成是很难分离的样品从周围组织(图1)。周围组织似乎覆盖边缘的高分子膜。然而,所有其他的两亲性接枝共聚物显示薄囊形成比聚丙烯聚合物样品。有一个温和的胶囊在pp - peg - 2000形成聚合物薄膜,以及pp - peg - 4000的外表电影也类似于著名的血管胶囊。另一方面,非盟- pp - peg - 2000和非盟- pp - peg - 4000都有一个非常好的聚合物胶囊这是一个几乎没有见过。囊形成和周围组织的血液供应不高和低分子量之间的不同侧链gold-nanoparticle-embedded和纯聚丙烯聚合物块。此外,所有聚合物块的表面宏观上并没有改变。
3.2。组织学评估
我们分析了聚合物薄膜与周围的炎症评分标准中描述我们的先前的研究(30.]。软组织的反应分析了五种不同的聚合物块根据胶囊(表内的炎症反应1)。
在炎症参数的方方面面,PP样例(对照组)演示了最突出的炎症反应在所有样本(数据2(一个)和2 (b))。
(一)
(b)
胶原蛋白渗透在PP样品,至少积累被认为在非盟- - peg - 4000页。新血管形成和炎症细胞计数少Au-nanoparticle-containing聚合物块Au-free聚合物相比。然而,gold-containing聚合物块似乎有更多的异物巨细胞数相比,纯PP和PP-PEG聚合物块。当pp - peg - 2000和非盟- pp - peg - 2000比较,新血管形成和炎症细胞计数低gold-nanoparticle-embedded块比纯的。巨型细胞排列在前面的聚合物胶囊的新成立的船只(图3(一个))。
(一)
(b)
另一方面,有一个显著差异方面的炎症之间的高收入和低分子量聚合物块独立的Au纳米颗粒。炎症细胞反应的4000个加权PEG嵌段共聚物相比是相当温和的2000加权挂钩。胶囊是用更少的新血管形成薄页- peg - 4000聚合物块。巨细胞积累也突出的高分子量嵌段共聚物。
在所有聚合物块,gold-nanoparticle-embedded聚合物薄膜样本出现炎症反应非常好。非盟- pp - peg - 4000年最薄的胶囊(0060毫米)。有很少的炎症细胞迁移与巨细胞多数围绕这个聚合物薄膜样品相比,非盟- pp - peg - 2000(数据3(一个)和3 (b))。新血管形成薄和宽松的胶囊被组织学部分,在高分子量聚合物样品(图更加突出3 (b))。
3.3。扫描电镜的评估
PP聚合物样品的扫描电镜扫描显示没有改变后30天的植入。在PEG-attached聚合物样品,是否附有非盟,有一些改变表面的聚合物。在所有的聚合物样品(从PP样品除外),有圆孔表面的聚合物与黑暗的外围空间。这些漏洞被数的增加聚合物样品的分子量增加。还Au-attached聚合物样品含有孔表面上比纯粹的接枝共聚物。当非盟- pp - peg - 2000和非盟- pp - peg - 4000相比,有一个(图之间的主要区别4(一))。有多个孔表面的各种大小Au-attached pp - peg - 4000(图4 (b))。因为这些漏洞是二维的,一个人不能决定是否这些嵌入式漏洞或crater-like升高的区域。
(一)
(b)
相同的外观出现在光Au-attached聚合物(微观部分的数据5(一个)和5 (b))。在这两种情况下,这个样子表明主要结构有缺陷在植入聚合物块和这个属性可能是干燥过程的结果挂钩块肿胀的接枝共聚物。
(一)
(b)
4所示。讨论
聚丙烯(PP)是一种广泛使用的聚合物在医学领域。因为它是一个牢不可破、弹性和疏水性聚合物,导致强烈的慢性炎性反应,页是一个很好的替代强化软组织减弱,例如,腹股沟或腹壁疝,腹壁或盆底缺陷(34,35]。然而,其疏水性和强有力的异物反应限制等其他医学应用药物载体或血管移植(36]。为了克服这些缺陷,扩大医疗应用,一种方法是准备含有亲水嵌段共聚物块可以修改亲水性,结晶度,力学性能和生物相容性的原始材料37]。在这方面,聚乙二醇(PEG)可以使用,因为它是一个受欢迎的亲水性和生物相容性的聚合物。已经表明,PEG-grafted共聚物有能力降低血小板粘附和细菌排斥38]。
此外,纳米颗粒尤其是金纳米粒子嵌入到聚合物结构据报道增强生物相容性和聚合物本身的抗菌效果28,30.]。因此,PP可以修改形成更多的生物相容性和抗菌聚合物在活的有机体内应用程序通过将金纳米粒子和侧链挂钩。在以前的报告中,我们已经描述的合成和表征纳米粒子嵌入两亲性梳式接枝共聚物(28]。一个问题可能会上升在活的有机体内共聚物的属性可能会增强随着侧链数量的附加到原始聚合物增加。因此,在本研究中,我们比较了纯PP的软组织响应聚合物样品与gold-nanoparticle-embedded PP-PEG共聚物和纯PP-PEG型嵌段共聚物在两个不同的分子量形式在活的有机体内通过组织化学和SEM评估应用程序。
炎症细胞如变形核细胞和巨细胞中扮演重要角色的异物反应材料植入生物体。这些细胞进行通过新成立的血管反应网站(39,40]。PP最高最强烈的炎症反应,炎症细胞计数和多个血管在所有其他聚合物样品。当桩侧链连接的数量(pp - PEG - 4000),减少炎症细胞和胶原蛋白的积累和示例更加生物相容性(表1)。类似于我们的先前的研究(30.],软组织响应gold-nanoparticle-attached聚合物块发现温和的较低的细胞迁移和胶原蛋白的形成。非盟- pp - peg - 4000年最薄的囊形成与细胞计数(图3 (b))。这些数据表明,金纳米粒子和增加在嵌段共聚物侧链的数量将促进在活的有机体内聚合物本身的兼容性。
pp - peg - 2000和非盟- pp - peg - 2000似乎也有类似的SEM扫描,小数量优势的洞Au-embedded共聚物。然而,gold-nanoparticles-embedded高分子量聚合物块显示意想不到的性质。有多个火山口像孔表面的聚合物,和这个样子也出现在光(微观部分数据5(一个)和5 (b))。乍一看这些多个穿孔洞被认为是形成干燥过程的扫描电镜的评估。有趣的是,类似的外观上看到光微观部分没有经过任何干燥过程。因为这些漏洞存在表面的高分子量聚合物,它们可能是由亲水侧链。这些亲水性侧链挂钩吸引的水注入的微环境区域,和小气泡表面的聚合物发生。亲水的数量和可降解挂钩侧链的增加,聚合物吸收更多的水和crater-like孔表面的聚合物增加。这个属性变化的软组织响应聚丙烯聚合物支持温和的炎症反应。
5。结论
我们已经调查了在活的有机体内PP的行为,PP-g-PEG2000、PP-g-PEG4000 AuPP-g-PEG2000, AuPP-g-PEG4000 30天后植入的炎症反应和SEM评估和比较。总的来说,Au-embedded聚合物有利于减少炎症反应相比,纯的接枝共聚物,更增加了聚合物的分子量与挂钩的侧链数量增加电影揭示了温和比低分子量的炎症反应。SEM评估也支持这个数据表面有很多洞Au-PP-g-PEG 4000。然而,以研究应该理解为什么这些漏洞存在表面的聚合物后在活的有机体内植入。
缩写
| :接枝共聚物 | Polypropylene-g-poly(乙二醇) |
| Au-PP-g-PEG: | Au-nanoparticle-embedded Polypropylene-g-poly(乙二醇) |
| 页: | 聚丙烯 |
| 扫描电镜: | 扫描电子显微镜 |
| 四氢呋喃: | 四氢呋喃 |
| 挂钩: | 聚(乙二醇) |
| 越南河粉: | Polyhydroxyoctanoate。 |
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。