Nature Materials：高強度生物可吸收的聚合物基復合生物支架取得新進展

艾龐廳 6年前 (2017-11-22) 6415瀏覽

【引言】

植入體內的生物可吸收復合支架在軟骨修復、血管移植、鼻竇炎質量及兒科疾病治療等眾多醫療領域發揮著重大的作用。這不僅要求植入體內的生物支架材料具有與生物組織相似的強度和彈性，還需要有優異的生物相容性并能被生物體完全吸收。傳統的聚合物基生物支架材料通常由擠出成型工藝制得，得到的高度結晶、高度定向的大塊高分子材料能滿足基本的力學性能要求，已被用于治療冠狀動脈疾病，但這種生物支架在運動激烈的周圍動脈中卻會發生扭結和斷裂，存在極高的安全隱患。目前用于周圍動脈疾病治療的生物支架通常由具有自膨脹特性的金屬基復合材料制得。金屬基復合材料的高強度使其能承受血管彈性回縮，并具有一定的彈性和柔性，能承受血管運動過程中形成的壓力。然而，金屬基生物支架材料的高斷裂率卻難以維持血管的長期通暢。因此，需要充分結合金屬和聚合物的優勢，通過組分和結構設計制備出兼具強度、彈性、自膨脹優勢、生物兼容性和生物可吸收等性能的復合生物支架材料。

【成果簡介】

近日，美國480生物醫藥公司的Maria Palasis（通訊作者）團隊與哈佛大學及麻省理工學院的研究人員合作，共同在Nature Materials上發表了一篇標題為“The development of bioresorbable composite polymeric implants with high mechanical strength”的文章。在這項工作中，研究人員從聚乙醇酸（PGA）衍生物出發，經編織后用乙交酯-己內酯共聚物（PGCL）覆蓋其表面，再通過交聯形成復合生物支架。覆蓋在高強度PGA衍生物表面的高彈性PGCL橡膠賦予了該體系優異的機械強度。與未經PGCL橡膠包覆的生物支架相比，經PGCL橡膠包覆后的復合生物支架在拉伸、壓縮、彈性等力學測試中表現出更優異的性能，尤其在拉伸性能方面能與金屬復合生物支架媲美。通過調控PGCL橡膠的分支結構、交聯密度和相對分子質量，研究人員進一步提高了該復合生物支架的機械性能。該生物支架在豬股動脈中能被充分吸收。通過將該復合生物支架植入綿羊股動脈，研究人員發現該復合生物支架能將血管撐開的狀態維持12個月，并在18個月后被生物體完全吸收。自膨脹特性和優異的力學性使該復合生物支架適用于生物體內的腔體和管道等軟組織，高強度、高彈性及優異的生物兼容性等特點則使該生物支架尤其適用于動脈血管疾病的治療。

【圖文導讀】

圖1. 常用生物支架所用材料的力學性能對比