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特殊的问题

新兴技术和肌肉骨骼组织修复和再生的方法

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2018年 |文章的ID 3240571 | https://doi.org/10.1155/2018/3240571

Shyh-Yuan Lee Sheng-Chien吴、陈玄奘Lo-Lin Tsai Jy-Jiunn Tzeng, Chih-Hsin Lin Yuan-Min林, 合成和表征Polycaprolactone-Based聚氨酯弹性引导骨再生膜的制造”,生物医学研究的国际, 卷。2018年, 文章的ID3240571, 13 页面, 2018年 https://doi.org/10.1155/2018/3240571

合成和表征Polycaprolactone-Based聚氨酯弹性引导骨再生膜的制造

学术编辑器:力平王
收到了 2017年10月25日
修改后的 2018年3月25日
接受 2018年04月04
发表 2018年5月15

文摘

本研究的目的是合成polycaprolactone-based聚氨酯(PCL-based脓)可以进一步用于引导骨再生膜(GBR)的制造与更高的抗拉强度和断裂伸长率比胶原蛋白和聚四氟乙烯膜。PCL-based脓是由聚合的聚已酸内酯(PCL)二醇与1,6-hexamethylene二异氰酸酯(HDI)在不同比率使用聚乙二醇(PEG)或乙二胺(EDA)为链延伸部分。化学、机械和热性能的合成聚合物测定使用核磁共振,红外光谱,GPC、DSC、拉力试验机。PCL和聚氨酯制作的电纺纳米纤维膜,及其力学性能和SEM形貌也被调查。在体外测试,包括WST-1测定、SEM的细胞和phalloidin细胞骨架染色,也执行。结果表明,实际上电纺膜由PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)拥有19.84 MPa和11.72 MPa的抗拉强度和断裂伸长率为627%和362%,分别。这些数字是相等或高于大多数商用胶原蛋白和聚四氟乙烯膜。因此,这些膜可能潜在的未来的GBR应用。

1。介绍

骨吸收是老年人中最常见的问题之一。牙槽骨的吸收使牙医很难使假牙或牙科植入物。目前,骨再生的最有效的方法是使用引导骨再生膜(GBR)结合骨移植材料。GBR膜必须是强大的、可伸缩的和理想的生物降解。目前,商业GBR膜可分为三类,包括nonresorbable膜,自然bioresorbable,合成bioresorbable膜。Nonresorbable膜主要由高密度聚四氟乙烯(d-PTFE),这需要一个额外的手术对其检索。其疏水性和nonporosity可能导致的死亡皮瓣覆盖。商业产品txt - 200(美国TX成骨的)具有抗拉强度约为4.3 MPa和断裂伸长率为301% (1]。大多数bioresorbable膜collagen-based膜。他们表现出更少的问题关于细胞反应和有毒物质。的局限性是原材料成本高,贫穷的定义来源,和控制的困难退化和机械性能2]。商用胶原膜有一个广泛的抗拉强度和断裂伸长率约3.4 MPa ~ 11.4 MPa和9.6 ~ 46.8%,分别为(1,3,4]。因此,他们可能会破坏在操作过程中如果不注意。

本研究的目的是合成polycaprolactone-based聚氨酯(PCL-based脓)可以进一步用于制造膜引导骨再生(GBR)更高的抗拉强度和断裂伸长率比胶原蛋白和聚四氟乙烯膜。聚氨酯(PU)被广泛应用在生物医学领域,包括心血管(5],肌肉骨骼[6,7),和神经再生(8,9)应用程序。使用聚氨酯在引导骨再生膜并不是经常报道。东等人准备GBR膜制成的聚氨酯和羟磷灰石(10]。然而,没有多孔膜,这并不有利于细胞附件。最近,聚氨酯膜PCL, PDMS和bismuth-doped nanohydroxyapatites准备(11]。合并的PDMS段聚合物骨干,然而,可能对身体造成长期的伤害。

聚氨酯反应可以由二异氰酸酯与多元醇在催化剂的存在。链延伸部分也可以添加调整机械或热性能的聚氨酯。在生物医学领域,聚氨酯的形式通常是使用“分段聚氨酯”可以呈现为“P - (D (c - D)- p)n”。P是多元醇,D二异氰酸酯,C是链式extender (12]。一般来说,多元醇(HO-R-OH)终止羟基聚氨酯的软段,因为较低的玻璃化转变温度。二异氰酸酯(OCN-R-NCO),“硬段,”相对较小的分子反应和连接多元醇链延伸部分。链式填充剂分子的羟基或胺组调整结束,可以添加的聚氨酯的特性。己二异氰酸酯(HDI)被选为硬段在这项研究。是廉价的大量生产和脂肪族,可能导致毒性更小。同时,聚氨酯产品由人类发展指数都有足够的力学性能对膜制造(13]。

聚已酸内酯二醇是一个专门的PCL组成的两个聚已酸内酯与乙二醇,这样两个终止羟基可以与二异氰酸酯反应生成聚氨酯。聚亚安酯制成的PCL二醇显示优异的水解能力(14]。它是一种疏水性和可生物降解聚酯(15)具有低熔点约60°C和玻璃化转变温度−60°C左右。聚乙二醇(PEG)是一种主要用于生物相容性修饰符在聚合物化学和生物应用16),如生物医学植入物的表面和药物输送系统(17]。聚亚安酯制成的挂钩将更多的亲水性和友好的细胞增殖没有毒性或退化的负担18]。乙二胺(EDA)是由两个胺(R-NH终止2),可以产生聚脲聚氨酯)与二异氰酸酯反应。已经有一些聚氨酯产品,使用EDA达到理想的伸长和优势,如人工韧带重建(7]。聚氨酯含有EDA链延伸部分展出增强弹性,伸长,为药物传输应用程序和力量19]。

电纺的技术生成的纤维膜广泛应用于组织工程支架、药物输送、伤口敷料。电纺的主要优势是能够制造纤维直径从几微米到小于100纳米(20.]。目前,静电纺丝制成的PCL及其共聚物广泛应用于组织工程(21和药物输送22由于其生物降解性,良好的机械性能,得到FDA的批准。到目前为止,使用PCL-based脓PCL为软链段组成的,人类发展指数为硬段,挂钩或EDA作为电纺的GTR膜链extender尚未报道。因此,在这项研究中,他们的潜能在GBR膜评估。

2。材料和方法

2.1。合成的聚氨酯

PCL-based聚氨酯的合成了一个两步溶液聚合方法(图1)。在反应之前,聚已酸内酯二醇(美国记述)分子量(MW) 2000道尔顿干氮气氛在160°C下1 h和溶剂甲苯是干/ 4 a分子筛(阿尔法蛇丘,英格兰)一夜之间消除残留水。环己烷二异氰酸盐(美国穿越),聚乙二醇(昭和,日本)MW 1000道尔顿,乙二胺(美国穿越),和辛酸酯亚锡催化剂作为收到。在第一步中,PCL溶液二醇在甲苯添加一滴一滴地quick-stirred解决人类发展指数在甲苯60°C下干燥氮气气氛。同时,辛酸酯亚锡(美国Sigma-Aldrich)直接添加到系统的比率为0.1% v / v的溶剂。在85°C的反应进行了3 h。PCL二醇的化学计量比人类发展指数见表1。在第二步中,triblock了聚氨酯预聚物的反应链延伸部分挂钩或EDA。示例PCL-HDI(1: 1),其中包含着人类发展指数和PCL在1:1,不进行这一步。挂钩的解决方案或EDA在甲苯制备和添加一滴一滴地进了预聚物的解决方案。的化学计量比预聚物链延伸部分表所示1。聚合是保持在85°C以上18 h。完成后的反应,比five-time-volume己烷添加到聚合物溶液迅速在0°C沉淀聚合物。整个解决方案然后透过6μm滤纸保留聚合物。沉淀的步骤被重复了三遍。最后,聚合物在真空下干燥50°C 2天。


聚合物 材料
PCL二醇 人类发展指数 挂钩 EDA

PCL-HDI (1: 1) 1 1 0 0
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 2 3 1 0
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 1 2 1 0
PCL-HDI-PEG (1: 3: 2) 1 3 2 0
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 2 3 0 1
PCL-HDI-EDA (1: 2: 1) 1 2 0 1
PCL-HDI-EDA (1: 3: 2) 1 3 0 2

2.2。PCL-Based聚氨酯产品的特征

核磁共振测量之前,10毫克PCL-based聚氨酯是溶解在1毫升的氘氯仿(Seedchem、澳大利亚)和四甲基硅烷作为内部标准。1核磁共振光谱进行了在300 K温度使用力量提升400 MHz核磁共振波谱仪在我们的实验。每个标本扫描获得32倍的平均光谱。化学变化是相对引用氯仿为7.26 ppm1核磁共振光谱。山峰上这些光谱带分隔符的使用上旋3.0软件和集成。

2.3。特征的化学结构PCL-Based聚氨酯使用傅里叶变换红外光谱法

那些时光iS5一NICOLET傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪(美国马萨诸塞州热科学)配备ATR(衰减全反射)奈米晶体被用来描述的化学成键PCL-based聚氨酯。每个样本的16个扫描和光谱范围从400到4000厘米−1

2.4。用凝胶渗透色谱法测定分子量

PCL-based聚氨酯的分子量产品由一个有机溶剂模块化的凝胶渗透色谱法(GPC)系统(水域,美国)。与聚苯乙烯分子量标准进行校准。样品溶解在四氢呋喃(四氢呋喃)0.2% 0.2 w / v然后过滤μm过滤器之前注射系统。大约2毫升每个示例使用的解决方案。

2.5。热性能评价PCL-Based聚氨酯使用差示扫描量热法

助教Q100差示扫描量热计(DSC)是用来测量玻璃化转变和熔化温度( PCL-based PU)。3 - 5毫克样品的扫描10°C /分钟的升温速率下干燥氮气流。样品第一次冷却−85°C,然后加热到150°C。thermocycle出现2次,第二个周期记录,以确保聚合物均匀再结晶。

2.6。制造的PCL和PCL-Based聚氨酯膜

PCL和PCL-based PU膜是准备使用溶剂铸造和电纺的方法。聚合物/氯仿溶剂铸造、5%涌入玻璃培养皿和铝箔覆盖的洞为了让缓慢的溶剂蒸发。电纺的,10 - 30% (w / v)的聚合物在氯仿从一个塑料注射器注入喂养率0.005 - -0.033毫升/分钟通过不锈钢针(计21日- 27日),做些千伏的高压的应用。收集器被做厘米距离需要技巧。电纺的过程是在室温下进行。

2.7。PCL和聚氨酯膜的性格特征

万能试验机(Cometech qc - 513 b1、台湾)配备了10千克负载细胞被用来测量抗拉强度、断裂伸长,以及膜的杨氏模量。样本切成大约20毫米×5毫米×0.3毫米和测试速度是200毫米/分钟。所有的测量,包括solvent-casted的考验,实际上电纺膜,至少重复三次。

2.8。使用扫描电子显微镜记录纳米纤维膜结构

纤维直径和分布、孔隙的大小,实际上电纺膜的整体地形使用扫描电子显微镜(SEM)记录。所有样品都是表面上涂上一层黄金。实际上电纺膜照片拍摄使用乔尔地产- 7600 f扫描电镜的加速电压5 kV。纤维直径测量使用ImageJ软件。

2.9。mg - 63细胞的文化

MG63骨肉瘤细胞的培养基是由杜尔贝科修改鹰介质(DMEM)补充10%胎牛血清(的边后卫)和1% pen-strep-amp抗生素。细胞培养与100毫米培养皿每隔一天更换培养基和保存在一个湿润孵化器有限公司37°C的5%2

2.10。使用WST-1测定MG63细胞增殖试验

PCL的细胞毒性和PU膜使用WST-1执行MG63细胞增殖试验。MG63细胞被播种在24-well板块2×10的密度−4细胞每口井的孵化器和维护37°C下5%的股份有限公司2的气氛。WST-1试验进行了1、4、7天播种后根据制造商的协议。

2.11。记录细胞形态的扫描电镜

MG63细胞形态学上使用SEM实际上电纺膜被记录。MG63细胞培养密度的5×10−4每口井的细胞在膜的底部粘24-well盘子。与PBS 24 h后,细胞被洗,与4%多聚甲醛固定PBS 15分钟,然后用PBS洗了三遍。样本立即脱水在一系列的乙醇水溶液的浓度为50%,70%,95%和100%和80% 10分钟,然后15分钟。乙醇脱水后,样本放入冷冻干燥机在一夜之间消除残余乙醇。所有样品都涂上一层黄金表面上,和他们的扫描电子显微照片图像拍摄的加速电压5 kV使用JEOL地产- 7600 f扫描电镜(JOEL,美国)。

2.12。细胞骨架和核罗丹明Phalloidin和DAPI染色MG63细胞

MG63细胞被播种密度的5×10−4细胞每好每一个实际上电纺膜的底部粘24-well盘子。24小时孵化后,与PBS MG63细胞被洗净,与4%多聚甲醛固定PBS 15分钟,冲洗和0.1% Triton™x - 100(美国热)PBS为透化作用1分钟。与PBS经过多次洗涤,罗丹明phalloidin(美国表达载体)1:40在PBS添加到固定细胞(0.5毫升/)30分钟的荧光染色。几个洗后,细胞与DAPI染色(4′,6-diamidino-2-phenylindole、表达载体、美国),用盖玻片安装。使用荧光显微镜荧光图像采集。

2.13。统计分析

拉伸测试的结果和WST-1化验和纤维直径表示为平均值±标准错误的意思。比较研究的方式分析了使用单向方差分析有统计学意义

3所示。结果

3.1。聚合物的结构和性能分析

核磁共振谱仪进行评估PCL-based PU通过检测的化学结构1H(表2)。因为三个PCL-HDI-PEG或PCL-HDI-EDA材料有相似的山峰,只有PCL-HDI-PEG的光谱(2:3:1)和PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)(图所示23)。聚合物的核磁共振光谱显示三个方面的特征峰在3.15 ppm (RNHCOOR c), 3.3 - 4 ppm(罗氏制药2R、b)和1.2 - -1.6 ppm(读出校验2R) (23- - - - - -25]。峰值为3.15 ppm站的存在比聚氨酯组。PCL-based PU的质子比率进行计算,并显示在表2(RNHCOOR′:罗氏制药2R′: RCH2R′)。实验1H比大多数样本匹配的理论比很好。然而,PCL-HDI-PEG (1: 2: 1), PCL-HDI-EDA(2: 3: 1),和PCL-HDI-EDA(1: 3: 2)显示差异的实验1H比和理论1H比率。


聚合物 质子(1H) 理论比 实验比

PCL-HDI (1: 1) RNH作′:中华民国H2R′:钢筋混凝土H2R′(c: b: a) 1:35:10 1:29:9
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 1:24:17 1:27:18
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 1:36:35 1:17:16
PCL-HDI-PEG (1: 3: 2) 1:13:22 1:11:18
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 1:18:5 1:26日:9
PCL-HDI-EDA (1: 2: 1) 1:19:5 1:19:5
PCL-HDI-EDA (1: 3: 2) 1:8:3 1:16:5

3.2。傅里叶变换红外光谱PCL-Based PU

PCL-based脓都使用红外光谱特征谱仪,因为三个PCL-HDI-PEG或PCL-HDI-EDA材料有相似的山峰;只有PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)(图4(一))和PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)(图4(b))。许多特征峰包括弯曲碳氢键在800 - 1465厘米−1C = O债券在1650 - 1818厘米−1,拉伸碳氢键在2800 - 3000厘米−1可以找到。在这两种光谱,异氰酸酯的特征峰(N = C = O)在2275 - 2400厘米−1没有出现,这表明人类发展指数完全消耗在聚合。

3.3。PCL-Based聚氨酯的分子量

(数量平均分子量), (重量平均分子量), (峰值平均分子量)PCL-based聚氨酯被列在表中3。与此同时,多分散性,表明分子量的分散程度,计算了 ,显示了GPC的产品。的多分散性PCL-based PU范围在1.43 ~ 2.27。


聚合物 GPC的结果
多分散性

PCL-HDI (1: 1) 49494年 81087年 80591年 1.68313
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 34076年 69916年 75849年 2.05179
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 50992年 85794年 82974年 1.682495
PCL-HDI-PEG (1: 3: 2) 22695年 41075年 32815年 1.809889
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 41155年 93716年 102739年 2.277146
PCL-HDI-EDA (1: 2: 1) 28866年 63934年 66155年 2.214852
PCL-HDI-EDA (1: 3: 2) 13734年 19750年 18103年 1.438019

3.4。PCL-Based聚氨酯的热性能

PCL-based聚氨酯的热性能评估使用差示扫描量热计。结果列在表中4 所有的聚氨酯产品范围从47−−56°C。示例PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)最高 −47.5°C。的 PCL-based PU的范围内27 ~ 43°C。PCL-HDI-EDA(1: 3: 2)最低 27.94°C。


聚合物 热性能
(°C) (°C) 熔化焓(J / g)

PCL-HDI (1: 1) −54.69 43.76 44.39
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) −55.32 39.59 54.05
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) −53.30 35.26 44.78
PCL-HDI-PEG (1: 3: 2) −56.64 42.01 44.91
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) −47.49 43.64 26.70
PCL-HDI-EDA (1: 2: 1) −51.69 34.61 21.62
PCL-HDI-EDA (1: 3: 2) −51.74 27.94 19.75

3.5。实际上电纺膜的纤维结构

5显示的最佳实际上电纺条件三个PCL-based脓。其他三个PCL-based脓不能形成一个膜使用电纺的具有类似电纺的条件;因此,他们没有列在表中。PCL膜的纤维直径是6.9μm(图5、表7)。膜有一层一层地结构多数的厚纤维由很少薄纤维。实际上电纺PCL-HDI-PEG(1: 2: 1)膜致密,均匀分布的纤维结构。纤维直径是1.05μm(图5、表7)。实际上电纺PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)膜纤维结构类似于PCL-HDI-PEG (1: 2: 1)。相比之下,实际上电纺PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)膜有一个定义糟糕的和非均匀的纤维结构,很可能由于解散unevaporated电纺过程中溶剂。实际上电纺纤维直径的PCL明显大于所有PCL-based脓(表7)。每个PCL-based PU之间没有统计学差异。


浓度
(W / v %)
电压
(V)
距离
(厘米)
针规 摄食率
(毫升/小时)

PCL 13 13 10 23 2
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 30. 12 15 21 0.6
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 20. 13 10 21 0.3
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 15 13 7.5 21 0.9

3.6。Solvent-Cased和实际上电纺膜的拉伸性能

机械性能的所有solvent-casted和实际上电纺膜被列在表中67。一些PCL-based脓显示在溶剂中的溶解度很低,因此他们未能形成膜使用溶剂铸造和电纺的,包括PCL-HDI-EDA(1: 2: 1)和PCL-HDI-EDA (1: 3: 2)。在表6,它可以发现solvent-casted PCL膜表现出最高的抗拉强度和弹性模量。值得注意到solvent-casted PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)有更高的抗拉强度和弹性模量高于solvent-casted PCL-HDI-PEG(2: 3: 1),因为不同类型的链延伸部分。强度、模量和伸长的实际上电纺膜比solvent-casted同行低得多,除了实际上电纺PCL,相似的断裂伸长率随着solvent-casted PCL。实际上电纺膜由PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)具有抗拉强度为19.84 MPa和11.72 MPa和断裂伸长率为627%和362%,分别。这些数字是相等或高于大多数商用胶原蛋白和聚四氟乙烯膜。


Solvent-casted膜 机械性能
抗拉强度 弹性模量 断裂伸长率
(MPa) (MPa) (%)

PCL 69.10 59.94 621.02
PCL-HDI (1: 1) 30.78 40.92 1211.86
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 33.60 40.78 1162.46
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 28.17 35.01 788.83
PCL-HDI-PEG (1: 3: 2) 太脆弱,无法进行测试
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 51.99 43.41 1553.00
PCL-HDI-EDA (1: 2: 1) 可怜的溶解在溶剂溶剂铸造
PCL-HDI-EDA (1: 3: 2)


实际上电纺膜 机械性能 纤维直径
(μ米)
抗拉强度
(MPa)
弹性模量
(MPa)
断裂伸长率
(%)

PCL 19.84 26.32 627.58
PCL-HDI (1: 1) 没有膜
纤维结构的形成
PCL-HDI-PEG (1: 2: 1) 5.39 10.59 214.59 1.05±0.17
PCL-HDI-PEG (2: 3: 1) 11.72 15.31 362.14 0.86±0.08
PCL-HDI-EDA (2: 3: 1) 5.53 11.34 241.22 1.09±0.16

3.7。细胞对PCL和聚氨酯膜的反应

6显示控制的细胞增殖和四种不同实际上电纺膜1、4、7天。控制是24-well盘子。对照组细胞增殖和PCL明显比其他PCL-based PU膜天1、4、7。三个彼此PU膜没有显著差异。

3.8。扫描电子显微图MG63细胞种植在实际上电纺膜

使用扫描电镜观察细胞的形态后,乙醇连续脱水和冷冻干燥。实际上电纺PCL-HDI-PEG(1: 2: 1)膜太脆弱,亲水用于表征。图7显示的形态MG63细胞培养24 h实际上电纺膜。细胞在PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)膜在拉伸比PCL-HDI-EDA (2: 3: 1)。PCL膜上的细胞密度高于其他两个实际上电纺膜。

3.9。细胞骨架和细胞的细胞核染色

MG63细胞的细胞骨架和形状24-well盘子和实际上电纺膜进行了染色细胞与罗丹明phalloidin DAPI(图8)。细胞培养24-well板块表现出最清晰的细胞骨架结构和spindle-like形状,其次是实际上电纺PCL, PCL-HDI-EDA(2: 3: 1),和PCL-HDI-PEG (2: 3: 1)。相反,细胞PCL-HDI-PEG(1: 2: 1)膜表达很弱的细胞骨架的形成。

4所示。讨论

在这个研究中,七个不同PCL-based脓被额外的PCL聚合二醇合成,人类发展指数,和连锁extender挂钩或EDA在不同的比率;核磁共振和红外光谱被用来评估PCL-based脓的化学结构。PCL-based PU的质子可以分为三种不同的团体,包括峰值为3.15 ppm (RNHCOOR), 3.3 - 4 ppm(罗氏制药2R)和1.2 - -1.6 ppm(读出校验2R),和相应的1H NMR谱峰被发现。在这些曲线是成正比的比例每个特性1H组中所有质子。所有PCL-based脓显示1H比率接近理论比率表2,除了PCL-HDI-PEG (1: 2: 1), PCL-HDI-EDA(2: 3: 1),和PCL-HDI-EDA (1: 3: 2)。这一结果可能是由于异氰酸酯的self-polymerization人类发展指数。最常见的产品由这个反应缩二脲的联系(26,27]。缩二脲联系创建分子间交联聚氨酯组和质子的比率(RNHCOOR′)因此,高于其他的。为了防止缩二脲的形成,聚氨酯合成的反应时间和温度必须缩短和降低(28]。防止缩二脲形成的另一种方法是控制催化剂的量(28,29日]。在红外光谱谱,值得注意到异氰酸酯组(N = C = O),峰值在2275 - 2400厘米−1在所有PCL-based脓,没有发现。因为异氰酸酯是人类发展指数的特征组,没有异氰酸酯在最终产品的原材料证明PCL-based聚氨酯被完全消耗。

GPC结果表明我们PCL-based脓较低分子量比商业PCL的 是80000年。可能的原因之一PCL-based聚氨酯抗拉强度和弹性模量较低30.]。理想的聚合物合成的多分散性指数不断聚合低于2.0 (31日]。的多分散性PCL-based PU范围在1.43 ~ 2.27。轻微的多分散性指数更高一些组织可以造成的脲基甲酸盐的形成,这是聚氨酯的反应和邻异氰酸酯组,在聚合。脲基甲酸盐导致的交联聚氨酯链增长,从而更广泛的多分散性指数范围。

DSC测试表明,脓的熔化温度范围从27°C到43°C。临床应用的熔化温度( )PCL-bases脓必须高于37°C。然而,只有四个脓,包括PCL-HDI (1: 1), PCL-HDI-PEG (2: 3: 1), PCL-HDI-PEG(1: 3: 2),和PCL-HDI-EDA(2: 3: 1),符合要求。

实际上电纺膜的制备进行了使用各种条件,包括聚合物溶液的浓度、电压对金属收集器,针之间的距离的技巧和收集器,针规,喂养率。商业PCL在本节利用作为对照组。在我们的实验设置中,高浓度的聚合物堵塞了管道的解决方案。在低浓度的聚合物,溶剂氯仿在飞行途中没有蒸发收集器。高电压超过20 kV使纤维在针之间的空间传播技巧和收集器不附带收集器。相比之下,低电压造成更多可见的珠子在膜。针之间的距离应该精确控制技巧和收集器。否则,纤维也可以在针之间的空间传播技巧和收集器不附带收集器。发现大针(21个指标)和摄食率低(实际上电纺的最低限制单元附近,0.005毫升/秒)显示更好的结果,特别是对于PCL-based PU膜。

SEM照片表明,实际上电纺PCL膜有较大的纤维直径和比PCL-based脓常规纤维分布。PCL膜细胞培养也显示最高的扩散和活力。这意味着纤维分布具有较强的对细胞生长的影响(32,33]。从图5,可以发现,纤维的PCL集团最均匀分布,PCL-HDI-PEG紧随其后。PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)膜融合互动,这很可能造成的聚合物的溶解到unevaporated溶剂。这个问题可以得到解决,通过调整浓度或溶剂。

Solvent-casted PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)膜表现出更高的伸长和类似的抗拉强度比Solvent-casted PCL。然而,实际上电纺PCL-based PU膜在拉伸强度显著降低,弹性模量和延伸率相比实际上电纺PCL或solvent-casted同行。根据Bottino和他的同事34),商业GBR膜抗拉强度从3.5到22.5 MPa。它表明,我们实际上电纺膜的机械强度并不如我们预测。在这种情况下,实际上电纺聚氨酯膜的力学性能降低的原因是值得讨论。一些研究人员认为,高电压将导致聚合物安排在特定方向和显示更好的机械性能(35]。同时,增加分子量PCL-based脓可能有用的增强机械性能(30.]。尽管如此,实际上电纺PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)拥有19.84 MPa和11.72 MPa的抗拉强度和断裂伸长率为627%和362%,分别。这些数字是相等或高于大多数商用胶原蛋白和聚四氟乙烯膜。

在这项研究中,被用于人类骨肉瘤MG63细胞在体外因为它是广泛用作测试在体外模型评估的影响许多生物材料(36,37]。细胞增殖试验进行只有在实际上电纺膜皮瓣存活因为多孔膜是首选。实际上电纺PCL集团支持细胞增殖明显优于其他三个PCL-based脓膜。这可能是因为其明显增大,均匀纤维适合细胞增殖(32,33]。在SEM表征,我们发现细胞在PCL膜拉伸,所以做了细胞PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)膜。细胞PCL-HDI-EDA(2: 3: 1)膜不伸展,形成spindle-like细胞。类似的结果也可以发现在罗丹明phalloidin和DAPI染色。因为实际上电纺PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)有更好的整体性能的拉伸强度,断裂伸长率,和细胞反应,认为他们有更高的潜力GBR应用程序。

5。结论

在这项研究中,成功合成了几种PCL-based脓PCL二醇的聚合,人类发展指数,链延伸部分挂钩或EDA。在实际上电纺膜、PCL和PCL-HDI-PEG(2: 3: 1)被发现显示最高的断裂伸长率,拉伸强度,在体外细胞反应;因此,这两种材料有可能引导骨再生。在未来,更多的测试应该对其降解行为和执行在活的有机体内的性能。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本研究由科技部支持,台湾,格兰特most106 - 2221 - e - 010 - 001。这手稿被华莱士编辑学术编辑。

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