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【新材料研发热点抢先看】在生物医学领域用?聚乳酸这样改性

2018/09/06197 作者:佚名
导读:聚乳酸(PLA)是一种典型的合成生物可降解材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,合成PLA 的原料来源广泛,可以由植物发酵获得,在生物体内外PLA 均可以在一定条件下降解为CO2和H2O。但是,由于PLA的机械强度低、亲水性差、热稳定性差

聚乳酸(PLA)是一种典型的合成生物可降解材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,合成PLA 的原料来源广泛,可以由植物发酵获得,在生物体内外PLA 均可以在一定条件下降解为CO2和H2O。但是,由于PLA的机械强度低、亲水性差、热稳定性差、缺乏反应性官能团、降解周期难于控制等,限制了其在生物医学领域的应用,通过对PLA 进行改性研究不仅有利于提高其物理性能和化学性能,而且可以降低其生产成本从而更好地应用于生物医学领域。

作为新世纪最有前途的生物医学材料之一,由于PLA存在上述的缺点,通过化学改性和物理改性的方法,使PLA的亲水性得以改善、力学性能得以提高、热塑性能得以增强、降解性能得以控制,从而使PLA 更好地满足生物医用领域的应用要求。

——共聚改性

通过调节乳酸或者丙交酯与其他单体在直接缩合或者间接缩合过程中的比例,来控制聚合产物的结构和功能,改善PLA的性能,并且使PLA获得新的性能。氨基酸具有良好的亲水性且含有多个活性官能团,聚氨基酸也有良好的生物相容性和可生物降解性,因此,氨基酸常被用作共聚改性PLA的功能单体。

——嵌段聚合改性

可生物降解和具有纳米尺度的嵌段聚合物自组装胶束作为药物载体在药物控释方面具有很好的应用前景。研究人员通过丙交酯开环聚合制备PLA的大分子链转移剂,选用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、4-乙烯基苯硼酸(VBA)作为功能单体,通过一步法和两步法可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT),分别制备了PLA-b-(PDMAEMA-co-PVBA)和PLA-b-PDMAEMA-b-PVBA。实验表明,2种聚合物胶束对葡萄糖均具有响应性,改变葡萄糖的浓度可促使纳米粒子的粒径和形貌发生变化。2种聚合物胶束有望作为葡萄糖浓度的监测器,用于对糖尿病的诊断和治疗。

——接枝聚合改性

含羟基的单体接枝到PLA上可以提高PLA的亲水性、生物相容性等。研究人员用热致相分离技术制备了N-乙烯基吡咯烷酮接枝改性PLA(M-PLA)组织工程支架,与PLA支架相比,随着接枝率提高,孔隙规整性和连通性较好,亲水性和蛋白粘附率明显增大,并且生物相容性提高。

——扩链改性

扩链改性是通过化学反应向PLA 分子引入其他官能团来达到改善其韧性、亲水性、热稳定性或赋予其某种功能的目的,对拓展PLA在生物医学领域的应用具有重要现实意义。

物理改性

——共混改性

共混是一种简单而有效的聚合物改性方法,对PLA进行共混改性不仅可以改变其结晶性能,而且可以改善其热学性能和力学性能。研究人员采用熔融共混法制备出了不同配比的PLA与聚己内酯(PCL)共混物,实验表明,PCL的加入使得共混物的热降解温度提高,从而提高了其热稳定性,同时也显著提高了PLA与聚己内酯共混物的韧性。

——表面改性

研究人员采用层层自组装法,利用氧化石墨烯(GO)和聚电解质阳离子聚乙烯亚胺(PEI)之间的静电结合力,将(GO/PEI)n沉积到PLA基膜的表面以提高PLA薄膜的阻隔性能,完成对PLA 薄膜的表面改性,研究表明,多层膜(GO/PEI)n对PLA薄膜透氧性能的降低有极好的作用,同时经GO层层自组装后的PLA薄膜还有良好的透明度和更好的机械性能。

——复合改性

研究人员利用水辅助法制备了PLLA/PVA复合多孔膜。相较于纯PLLA 多孔膜,PLLA/PVA 复合多孔膜的韧性得到提高,且多孔结构有利于细胞的粘附和繁殖,有望作为组织工程材料。

良好的生物相容性、可生物降解性使PLA材料在生物医学等领域有广阔的应用前景,但PLA材料本身所存在的缺陷限制了它的实际应用,通过对PLA材料进行改性研究可以改善其亲水性、提高其力学性能、增强其热塑性、调节其降解性能,大大地促进了PLA材料的研究步伐,扩宽了其在生物医学领域的应用。今后PLA改性研究工作可以从以下几个方面展开:改进PLA合成与改性的工艺条件,降低成本;通过改性调控PLA材料的降解周期;引入生物活性基团改性PLA材料使其功能多样化;尝试开发新的改性方法以扩宽PLA在生物医学领域的应用;药物控释方面,尝试将PLA改性材料应用于更多的药物负载;组织工程方面,在保障其生物相容性的前提下,对其进行改性以满足医疗领域的各种需要。

内容来源:《化工新型材料》

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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