聚苯胺基导电可降解聚合物在组织工程中的研究进展
发布时间：2021-02-27 13:39
聚苯胺在电刺激下可调节细胞活性,促进细胞的黏附、生长和分化而备受关注。聚苯胺基导电可降解聚合物支架具有良好的电活性、生物相容性和可降解性,满足实际使用要求。研究支架降解速率与新组织形成之间的拟合是组织工程面临的挑战,对促进组织生长和愈合有着深远的意义。介绍了聚苯胺基导电可降解聚合物研究现状和发展方向,展望了导电可降解高聚合物在组织工程领域中的发展前景。
【文章来源】：功能材料. 2020,51(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
三层多孔纳米纤维的制备[8]
Min等[14]通过调整苯胺(AN)和甲苯胺酸(MA)两种单体的配比,合成了一系列不同磺化度的聚苯胺(SPAN)。结果表明,随着磺化度增加,电导率下降;SPAN直接与人骨肉瘤(HOS)细胞接触时,显示出良好的生物相容性。在此基础之上,将得到的SPAN制备为交叉电极(图2),研究在电刺激作用下对HOS细胞的影响[15]。结果表明:SPAN磺化度越高,细胞的跨径电导率越高,可在不受电刺激的情况下促进细胞的附着和生长;在低电压和低频率(800 mV和1 kHz)刺激下,可增强细胞生长;当电压或频率超过一定水平,细胞生长超过最大阈值,会发生明显死亡。进一步地,研究电刺激下SPAN交叉电极对BMSCs和MC3T3-E1细胞相容性和增殖的影响[16]。所制备的SPAN在较广的pH范围下,具有较高导电性和稳定性;采用ALP活性测定法和细胞染色皆证实对两种细胞的矿化程度显著增加,表现出良好的细胞相容性。因此,SPAN可成为体外细胞培养和组织工程应用的潜在支架材料。十二烷基苯磺酸(DBSA)是最常用的掺杂剂,能有效提高产品的分散性、溶解性和导电性。Yan等[17]将苯胺单体、乳化剂和掺杂剂DBSA在水中混合,以各种氧化剂进行乳液聚合,形成DBSA-PANI/PLA复合溶液,静电纺丝为复合纳米纤维膜。实验得到的PANI/PLA纤维膜电导率较高,纤维膜的电导率最高达9.1×10-3 S/cm,可作为生物材料应用于电刺激生物组织工程领域。
合成有苯胺寡聚体和可降解部分的多嵌段共聚物,是含羟基封端的导电低聚体与含羧基的可降解聚合物通过缩聚反应得到的[21]。郎乐等[22]以二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂,将聚乙二醇单甲基醚(mPEG)与苯胺四聚体(AT)反应, 得到有良好的电活性二嵌段共聚物。羟基封端的聚乳酸(PLA)和羧基封端的苯胺五聚物(AP)通过酯化反应缩聚为多嵌段共聚物PLAAP[23](图3),表现出很好的电活性、溶解性和生物可降解性,在电刺激的下PLAAP可促进PC-12细胞分化。由于缩聚反应需要多步聚合、纯化繁琐、产率低、残留有毒溶剂,使得缩聚反应合成多嵌段导电可降解聚合物有了许多的限制[24]。因此,研究人员引入有机金属基的辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化剂[25-27]和酶催化脂肪酶[28-30]催化剂聚合反应过程中,通过开环聚合(ROP)反应将导电单元与可降解单元以酯基或酰胺基连接得到具有电活性和可降解性的共聚物支架用于组织工程领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯胺四聚体-PEG两亲性嵌段共聚物的合成、表征及自组装行为[J]. 郎乐,庄秀丽,刘亚栋,章培标,陈学思,危岩. 高等学校化学学报. 2011(02)
[2]具有电活性苯胺四聚体接枝聚谷氨酸的合成与表征[J]. 郎乐,庄秀丽,刘亚栋,陈学思,危岩. 高分子学报. 2010(07)
[3]双聚己内酯封端苯胺三聚体三嵌段聚合物的合成与研究[J]. 刘四委,张艺,危岩,许家瑞. 高分子学报. 2010(01)
[4]含苯胺低聚物侧链的导电共聚物的合成与性能研究[J]. 刘四委,朱凯征,张艺,祝亚非,许家瑞. 高分子学报. 2005(02)
本文编号：3054313
【文章来源】：功能材料. 2020,51(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
三层多孔纳米纤维的制备[8]
Min等[14]通过调整苯胺(AN)和甲苯胺酸(MA)两种单体的配比,合成了一系列不同磺化度的聚苯胺(SPAN)。结果表明,随着磺化度增加,电导率下降;SPAN直接与人骨肉瘤(HOS)细胞接触时,显示出良好的生物相容性。在此基础之上,将得到的SPAN制备为交叉电极(图2),研究在电刺激作用下对HOS细胞的影响[15]。结果表明:SPAN磺化度越高,细胞的跨径电导率越高,可在不受电刺激的情况下促进细胞的附着和生长;在低电压和低频率(800 mV和1 kHz)刺激下,可增强细胞生长;当电压或频率超过一定水平,细胞生长超过最大阈值,会发生明显死亡。进一步地,研究电刺激下SPAN交叉电极对BMSCs和MC3T3-E1细胞相容性和增殖的影响[16]。所制备的SPAN在较广的pH范围下,具有较高导电性和稳定性;采用ALP活性测定法和细胞染色皆证实对两种细胞的矿化程度显著增加,表现出良好的细胞相容性。因此,SPAN可成为体外细胞培养和组织工程应用的潜在支架材料。十二烷基苯磺酸(DBSA)是最常用的掺杂剂,能有效提高产品的分散性、溶解性和导电性。Yan等[17]将苯胺单体、乳化剂和掺杂剂DBSA在水中混合,以各种氧化剂进行乳液聚合,形成DBSA-PANI/PLA复合溶液,静电纺丝为复合纳米纤维膜。实验得到的PANI/PLA纤维膜电导率较高,纤维膜的电导率最高达9.1×10-3 S/cm,可作为生物材料应用于电刺激生物组织工程领域。
合成有苯胺寡聚体和可降解部分的多嵌段共聚物,是含羟基封端的导电低聚体与含羧基的可降解聚合物通过缩聚反应得到的[21]。郎乐等[22]以二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂,将聚乙二醇单甲基醚(mPEG)与苯胺四聚体(AT)反应, 得到有良好的电活性二嵌段共聚物。羟基封端的聚乳酸(PLA)和羧基封端的苯胺五聚物(AP)通过酯化反应缩聚为多嵌段共聚物PLAAP[23](图3),表现出很好的电活性、溶解性和生物可降解性,在电刺激的下PLAAP可促进PC-12细胞分化。由于缩聚反应需要多步聚合、纯化繁琐、产率低、残留有毒溶剂,使得缩聚反应合成多嵌段导电可降解聚合物有了许多的限制[24]。因此,研究人员引入有机金属基的辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化剂[25-27]和酶催化脂肪酶[28-30]催化剂聚合反应过程中,通过开环聚合(ROP)反应将导电单元与可降解单元以酯基或酰胺基连接得到具有电活性和可降解性的共聚物支架用于组织工程领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯胺四聚体-PEG两亲性嵌段共聚物的合成、表征及自组装行为[J]. 郎乐,庄秀丽,刘亚栋,章培标,陈学思,危岩. 高等学校化学学报. 2011(02)
[2]具有电活性苯胺四聚体接枝聚谷氨酸的合成与表征[J]. 郎乐,庄秀丽,刘亚栋,陈学思,危岩. 高分子学报. 2010(07)
[3]双聚己内酯封端苯胺三聚体三嵌段聚合物的合成与研究[J]. 刘四委,张艺,危岩,许家瑞. 高分子学报. 2010(01)
[4]含苯胺低聚物侧链的导电共聚物的合成与性能研究[J]. 刘四委,朱凯征,张艺,祝亚非,许家瑞. 高分子学报. 2005(02)
本文编号：3054313
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