铁系催化剂制备可降解聚合物及其在食道组织工程支架构建中的应用

发布时间：2018-04-09 19:18

  本文选题：铁系催化剂　切入点：脂肪族聚酯　出处：《宁波大学》2012年硕士论文

【摘要】：脂肪族酯类聚合物是生物医用材料研究中最活跃的研究内容之一。其中，聚乳酸及其衍生材料是一类无毒、具有良好细胞相容性且能被生物体完全降解吸收的材料，近来被广泛应用于生物医学工程和制药领域等。然而选用这一类脂肪族酯类聚合物构建食道组织工程支架存在两个主要问题：其一，聚乳酸类材料通常是由交酯或内酯在锡类有机物的催化下合成，但催化剂会共价地连接在聚合产物的分子链上，随着材料在体内的逐步降解，金属离子锡会在体内累积并对人体产生毒害；其二，常见脂肪族酯类聚合物材料虽然可生物降解且细胞相容性良好，，但在机械强度和弹性等方面存在着不能兼具的缺陷，不能满足食道、血管等软组织工程支架的需要。 这些问题严重地影响食道组织工程的发展，为此本文以低毒铁系化合物为催化剂，按照食道组织工程支架的要求，合成了系列可生物降解、性能良好的酯类聚合物。首先，以常见铁系化合物为催化剂对L-丙交酯(L-LA)及与ε-己内酯(ε-CL)的开环聚合反应进行了研究，用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(~1H NMR)、电感耦合－等离子发射光谱(ICP-AES)、差示扫描量热仪(DSC)等方法对产物进行了表征。结果表明，在所用四种常见铁化合物乙酰丙酮亚铁Fe(acac)_2、乙酰丙酮铁Fe(acac)_3、FeCl_3、乙醇铁Fe(OC_2H)_5)_3中，Fe(acac)_2和Fe(acac)_3是较高效的催化剂，其最佳反应条件为反应温度130℃，催化剂用量[n(catalyst)/n(L-LA)]为1.0×10~(-3)，反应时间32h，催化反应机理属于配位-插入机理。 其次，按照上述建立的低毒铁化合物催化体系，合成了聚(丙交酯-乙二醇-丙交酯)共聚二甲基丙烯酸酯(PLEGDMA)，再与聚乙二醇二丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺光致聚合，通过特定模具，制备了一种可降解聚合物交联材料。用红外光谱(FTIR)、氢核磁共振光谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等手段对预聚物PLEGDMA的结构进行了分析。分别用差示扫描量热仪(DSC)、拉力测试仪、接触角测定仪等方法测定了交联聚合物的热性能、力学性能、表面亲水性、降解性等性能，并探索了交联反应中PEGDA加入量对产物性能的影响。结果表明，以分子量为2000Da的PEG与L-LA共聚得到的预聚物在最佳反应配比下可制得低玻璃化转变温度、优良的力学性能及弹性、有一定亲水性的生物可降解聚合物。在此基础上，本文利用建立的管状支架制备体系，成功制备了内外表面带定向纹路的管状支架，用于指引细胞的定向生长，有望在食道等软组织工程中开发良好的应用前景。 最后，在制备的可降解聚合物材料上分别接种成纤维细胞和平滑肌细胞，通过细胞计数、扫描电子显微镜(SEM)、HE染色、免疫组化染色等方法测定细胞的形态和生长情况。结果表明，成纤维细胞和平滑肌细胞不仅能够很好地在支架上生长，免疫组化染色显示其在体外培养7天后，形貌和功能分化也得到了很好地维持。良好的细胞相容性使合成的此类聚合物有望成为食道组织工程研究的支架基材，为食道组织工程的研究和临床应用起到良好的促进作用。
[Abstract]:Aliphatic ester polymer is one of the most active research content of biomedical materials. Among them, poly lactic acid and its derivative material is a kind of non-toxic, has good biocompatibility and can be completely degraded and absorbed organism material, has recently been widely used in biomedical engineering and pharmaceutical fields. However, with this kind of aliphatic ester polymer the construction of esophageal tissue engineering scaffold has two main problems: first, the polylactic acid material is usually composed of lactide or lactone in catalytic tin compounds, but the catalyst will be covalently attached in the molecular chain of polymer, with the material in the body are degraded, metal tin ion accumulates in the body and which is toxic to the human body; second, common aliphatic ester polymer materials although biodegradable and has good biocompatibility, but exists in mechanical strength and elasticity. The defects that can not be concurrently can not meet the needs of the soft tissue engineering scaffold such as the esophagus, the blood vessel and the like.
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本文编号：1727784