PLGA多孔支架的制備及性能

朱郇憫，朱繼翔

(廣州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 511436)

在組織工程與再生醫(yī)學(xué)的研究中，組織工程支架尤為重要。支架作為人工細(xì)胞外基質(zhì)，直接與細(xì)胞、組織接觸，支持細(xì)胞生長，為工程化的組織再生提供空間，維持再生組織形狀及骨架完整。支架可以調(diào)控細(xì)胞的黏附、遷移、增殖及分化等行為，直接影響組織的再生修復(fù)［1-2］。

有許多種生物醫(yī)用材料己經(jīng)應(yīng)用于組織工程支架的制備。在合成材料中，聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）以及它們的共聚物（PLGA）等聚酯類可降解材料應(yīng)用最為廣泛。這些聚酯具有生物相容性，結(jié)構(gòu)確定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生未知風(fēng)險，同時，它們還便于加工，適用于多種加工工藝?；诰埘ブ苽涞母黝惤M織工程支架，在神經(jīng)、骨和軟骨等組織修復(fù)領(lǐng)域取得了良好的結(jié)果［3-4］。

相分離技術(shù)是一種制備三維組織工程支架的常用工藝方法。它是基于均相的聚合物溶液在外界條件的誘導(dǎo)下（如溶解度的改變），產(chǎn)生非均一的兩相分布，通過特殊的方式（如淬火）將兩相固定，并去除一相，從而制備獲得三維組織工程支架。通過調(diào)控相分離過程，可以制備不同微觀形貌的組織工程支架［5-6］。

本研究采用聚酯類PLGA為原材料，基于固液相分離原理，結(jié)合冷凍干燥的方法制備多孔支架。研究PLGA的不同起始濃度對支架微觀形貌、孔隙率以及力學(xué)性能的影響，為組織工程支架的制備提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和原料

PLGA，分子量約5萬，深圳化試科技有限公司；二氧六環(huán)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 PLGA支架的制備

稱取一定質(zhì)量的PLGA溶解于二氧六環(huán)中，分別制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、7%、9%的溶液。將溶液轉(zhuǎn)移至塑料試管，置于-20℃下預(yù)凍2h，冷凍干燥3天，室溫真空干燥1天，獲得PLGA組織工程支架。

1.3 PLGA支架的性能檢測

將PLGA支架置于液氮中，取斷面，室溫貼臺噴金，使用掃描電鏡觀察支架的微觀形貌。采用乙醇置換的方法測量支架的孔隙率。通過萬能力學(xué)試驗機(jī)對支架進(jìn)行壓縮測試，壓縮速率選擇1mm/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 PLGA支架的微觀形貌

圖1所示的是起始濃度分別為5%、7%和9%PLGA支架的微觀形貌。從掃描電鏡圖片可以看出，由固液相分離結(jié)合冷凍干燥方法制備獲得的PLGA支架呈現(xiàn)多孔的微觀結(jié)構(gòu)，孔徑之間互相連通。PLGA溶液的起始濃度對其制備所得支架的微觀形貌整體影響較小，主要體現(xiàn)在孔徑大小的調(diào)控。支架的微觀形貌對細(xì)胞與再生組織的生長具有重要影響［7］。相分離是制備組織工程支架的常用方法，通過對相分離過程的調(diào)控，可以制備獲得不同微觀形貌的支架。本研究中采用固液相分離過程，溶劑二氧六環(huán)在相分離過程中形成球狀或者片層狀結(jié)構(gòu)，從而使得聚合物呈現(xiàn)多孔狀的微觀結(jié)構(gòu)。固液相分離還經(jīng)常應(yīng)用于其它各類材料的組織工程支架制備，如明膠、殼聚糖、聚乳酸等［8］。

圖1 不同起始濃度制備PLGA支架的電鏡圖片：(A) 5%；(B) 7%；(C) 9%Fig.1 SEM pictures of PLGA scaffolds with different initial concentrations: (A) 5%；(B) 7%；(C) 9%

2.2 PLGA支架的性能

支架孔隙率是影響細(xì)胞黏附、生長與遷移的重要因素之一，孔隙率高的支架可以為細(xì)胞提供較大的生長空間，有利于細(xì)胞、組織再生時營養(yǎng)物質(zhì)以及代謝產(chǎn)物的傳遞與交換［9］。PLGA支架孔隙率隨起始濃度的變化如圖2（a）所示，當(dāng)PLGA的起始濃度為5%時，制備獲得的支架孔隙率為90.3%，隨著起始濃度的增加，制備獲得支架的孔隙率減小，當(dāng)起始濃度增加至9%時，支架孔隙率約為85%。

支架的力學(xué)強(qiáng)度也是影響細(xì)胞、組織再生的重要因素。支架需要具備一定的力學(xué)強(qiáng)度，承擔(dān)周圍組織的壓迫及機(jī)體再生時的張力，支撐損傷組織的再生與修復(fù)［10］。PLGA支架的壓縮模量隨起始濃度的變化如圖2（b）所示，當(dāng)PLGA的起始濃度為5%時，制備支架的壓縮模量為2.6MPa，隨著起始濃度的增加，支架的壓縮模量逐漸增強(qiáng)，當(dāng)起始濃度增加至9%時，支架的壓縮模量為4.7MPa。

3 結(jié)論

通過固液相分離可以制備微觀結(jié)構(gòu)呈相互連通孔結(jié)構(gòu)的PLGA組織工程支架。多孔支架的孔隙率隨起始濃度的升高而降低，孔隙率最高為90.3%；力學(xué)性能隨起始濃度的升高而增強(qiáng)，壓縮模量最高為4.7MPa。