王 芬,李良平,劉長(zhǎng)路,唐 婧,王 坤
(四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,四川 達(dá)州 635000)
?
超臨界CO2技術(shù)制備組織工程支架材料的研究進(jìn)展
王芬,李良平,劉長(zhǎng)路,唐婧,王坤
(四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,四川 達(dá)州 635000)
摘要:從原料、制備方法以及支架材料的生物活性評(píng)價(jià)等方面對(duì)超臨界CO2技術(shù)在組織工程支架材料制備中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述,指出了存在的問(wèn)題,并對(duì)此制備技術(shù)的發(fā)展及制備產(chǎn)品的應(yīng)用進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞:超臨界CO2;三維多孔支架;組織工程
組織工程是將體外培養(yǎng)的具有一定功能的組織細(xì)胞種植在適合細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、遷移的生物相容性三維多孔支架上,然后將布滿活性細(xì)胞的支架移植到人體器官內(nèi)使其隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)而擴(kuò)散,最后支架降解,完成使命,達(dá)到修復(fù)受損組織的目的[1]。
目前,用于制備組織工程支架的材料主要包括天然高分子材料、合成高分子材料、無(wú)機(jī)材料(陶瓷材料為主)以及復(fù)合材料等[2]。組織工程支架材料既需要有良好的生物相容性和生物活性,又需要有一定的力學(xué)性能。單一組分的組織工程支架材料往往無(wú)法同時(shí)滿足這些要求。與單一組分或結(jié)構(gòu)的組織工程支架材料相比,復(fù)合材料的組織工程支架材料具有性能可調(diào)的特點(diǎn)。因此,利用具有不同性質(zhì)的復(fù)合材料構(gòu)建組織工程支架是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。通過(guò)選擇合適的復(fù)合材料及組分配比,可以得到降解特性和機(jī)械力學(xué)性能均可調(diào)、相互匹配可適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的新材料。
傳統(tǒng)制備組織工程支架材料的方法有纖維粘接法、熱致相分離/凍干法、溶液澆鑄法/顆粒瀝濾法、氣體發(fā)泡法、靜電紡絲法、三維打印法等[3-8]。其中大多數(shù)方法存在有機(jī)溶劑殘留多、孔洞通透性差、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、工藝條件苛刻以及過(guò)程不可控等缺點(diǎn)。超臨界CO2技術(shù)基于超臨界CO2獨(dú)特的理化性質(zhì),無(wú)毒無(wú)污染,傳質(zhì)性能可調(diào)以及與有機(jī)溶劑的高度親和性,避免了上述問(wèn)題,成為一種綠色易行的組織工程支架材料制備技術(shù)[9]。
超臨界CO2用于制備組織工程支架材料的方法主要有超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)、超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)以及超臨界CO2技術(shù)與傳統(tǒng)制備方法相結(jié)合等。各種制備方法的原理不同,對(duì)材料的要求也有所不同。
1超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)
超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)是將超臨界CO2滲入到聚合物中形成泡核,在降壓時(shí)膨脹成孔洞從而形成多孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物分子量和發(fā)泡過(guò)程中的飽和壓力、溫度、時(shí)間、降壓速率等工藝參數(shù)來(lái)調(diào)整發(fā)泡支架材料的形態(tài)、孔徑及其分布。廣泛采用的聚合物支架材料有合成高分子材料如聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、無(wú)規(guī)聚苯乙烯(APS)以及天然高分子材料等。
1.1共混復(fù)合材料
單一組分的三維支架材料易出現(xiàn)孔連通性差、孔閉合等現(xiàn)象,孔形態(tài)難以控制且很難滿足支架材料的性能要求。為此,研究人員對(duì)支架材料進(jìn)行了改進(jìn),將無(wú)機(jī)材料、天然高分子材料、合成高分子材料以及生物活性因子進(jìn)行復(fù)合,不僅可以改善支架性能,而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)各組分的比例,有目的地調(diào)控支架性能。
邢禹彬等[10]將超臨界CO2反復(fù)循環(huán)萃取法與一次性升壓法作比較,制備了外消旋聚乳酸(PDLLA)/磷酸三鈣(TCP)復(fù)合支架材料。結(jié)果表明,TCP在支架材料中的分散性很好,材料壓縮模量和壓縮強(qiáng)度分別可達(dá)71.8 MPa和7.1 MPa,比單純的PLA材料明顯增大。且超臨界CO2反復(fù)循環(huán)萃取法所制備材料的開(kāi)孔率比傳統(tǒng)的一次性升壓法制備的提高10%左右,孔徑為200~300 μm,孔壁上有絲網(wǎng)型等幾種適合細(xì)胞種植的特殊微隙形態(tài)。
丁珊等[11]用超臨界CO2反復(fù)循環(huán)萃取法制備了以膠原纖維為網(wǎng)絡(luò)的PDLLA/TCP復(fù)合支架材料,孔洞之間的“隧道” 結(jié)構(gòu)有助于細(xì)胞的粘附與遷移、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換和代謝產(chǎn)物的排出。當(dāng)膠原纖維添加量為6%時(shí), 支架材料的開(kāi)孔率比不加膠原纖維時(shí)高大約25%;均勻分布于支架材料中的膠原纖維網(wǎng)絡(luò)顯著提高了支架材料的開(kāi)孔率,但是支架材料的壓縮模量和壓縮強(qiáng)度下降嚴(yán)重。
Salerno等[12]采用超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)制備了PCL以及PCL/羥基磷灰石(HA)復(fù)合支架材料,TEM測(cè)試結(jié)果表明HA在支架材料中分布均勻。制備過(guò)程中熱處理過(guò)程和降壓模式對(duì)支架材料形態(tài)有明顯影響。兩步降壓方式會(huì)在大孔中形成小孔,更有利于遷移細(xì)胞的粘附、增殖和分化。而緩慢降溫的樣品制備的支架材料孔密度比液氮降溫的樣品高一個(gè)數(shù)量級(jí),這可能與熱處理導(dǎo)致聚合物的結(jié)晶度不同有關(guān)。同時(shí),延長(zhǎng)泄壓時(shí)間導(dǎo)致孔徑增大、孔密度下降。但添加HA對(duì)支架形貌影響不大。
Ji等[13]在亞臨界和超臨界CO2下制備了PDLLA/PEG復(fù)合支架材料。結(jié)果表明,PDLLA和PEG混合均勻,增加PEG含量可增加支架材料的相對(duì)結(jié)晶度和親水性。溫度為25~55 ℃、壓力為60~160 bar、PEG含量為30%的樣品,采用超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)可得到孔徑可控的高度多孔的支架材料,孔徑為15~150 μm,平均孔隙率為85%。由于PEG的存在,制備的PDLLA/PEG復(fù)合支架材料的介質(zhì)吸收性能和降解速率都比純PDLLA的更佳。
Yang等[14]制備了聚碳酸亞丙酯/氧化石墨烯(GO,含量1%)納米復(fù)合材料,將此復(fù)合材料置于超臨界CO2下發(fā)泡制備了三維多孔材料,發(fā)泡后材料的孔呈圓形,分布均勻,孔徑隨溫度變化明顯,當(dāng)溫度從20 ℃升到80 ℃時(shí),孔徑從17.3 μm增大到70 μm;壓力增加,孔徑增大,孔密度減小。采用小鼠成纖維細(xì)胞L929進(jìn)行細(xì)胞毒性和體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明所制備的多孔材料無(wú)細(xì)胞毒性,其三維結(jié)構(gòu)支持細(xì)胞粘附,有望用于組織工程實(shí)際應(yīng)用中。
Wu等[15]通過(guò)熱熔混合制備了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/埃洛石納米管(HNT)復(fù)合物,動(dòng)力流變學(xué)測(cè)量結(jié)果表明,隨著HNT含量的增加,PBS/HNT納米復(fù)合物的儲(chǔ)能模量、損耗模量、復(fù)合物黏度均增加。隨后進(jìn)行超臨界CO2發(fā)泡實(shí)驗(yàn),在HNT含量為5%時(shí)所制備的材料孔徑最小、孔密度和體積膨脹率最大。飽和壓力越大,孔徑越小,體積膨脹率越大。飽和溫度越高,孔徑越大,體積膨脹率越大。在飽和溫度達(dá)到120 ℃時(shí),發(fā)生了孔形貌從閉合的多孔向相互連接的開(kāi)放多孔轉(zhuǎn)變,這是因?yàn)镠NT的加入在孔凝固過(guò)程中產(chǎn)生了應(yīng)力作用。
1.2共聚物高分子材料
將兩種及兩種以上高分子共聚以改進(jìn)單一聚合物材料的性能,通過(guò)改變共聚物中兩種結(jié)構(gòu)的比例來(lái)調(diào)節(jié)支架材料形態(tài)。研究表明共聚得到的支架材料性能往往比單一組分以及簡(jiǎn)單共混得到的支架材料性能更優(yōu)。
羅丙紅等[16]在超臨界CO2中合成了殼聚糖(CS)與PDLLA的共聚物,并與PDLLA均聚物共混,同時(shí)在此超臨界CO2環(huán)境下制備了復(fù)合多孔支架材料,其孔洞分布均勻、連通性較好,孔內(nèi)壁具有非常獨(dú)特的長(zhǎng)溝壑形微觀結(jié)構(gòu);而CS/PDLLA直接共混體系制備的多孔支架材料孔洞大小分布不均,孔洞連通性差,CS與PDLLA相容性差以至于CS有明顯的團(tuán)聚和脫落現(xiàn)象。
Ji等[17]在環(huán)境壓力和高壓CO2環(huán)境下,分別將戊二醛(GA)和京尼平(GP)與殼聚糖交聯(lián)制備了多孔水凝膠支架材料。在高壓CO2環(huán)境下制備的水凝膠無(wú)論是表面還是斷面都呈現(xiàn)三維多孔形態(tài),而壓力影響不明顯。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),制備的水凝膠的三維結(jié)構(gòu)可支持細(xì)胞滲透和增殖,表明殼聚糖水凝膠在新血管形成和細(xì)胞生長(zhǎng)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
劉倩倩等[18]采用超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)制備了一系列聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)多孔支架材料。結(jié)果表明,隨著PLGA組成中乳酸含量的增加,支架材料平均孔徑增大且連通性增強(qiáng)。
Kim等[19]采用聚(L-丙交酯-co-ε-己內(nèi)酯)(PLCL)在超臨界CO2下制備了孔連通性好、無(wú)細(xì)胞毒性的三維支架材料,平均孔徑為100~200 μm,且孔徑隨壓力的增大而減小,隨溫度的升高稍有增大。
超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)通常不需加入有機(jī)溶劑,但難以控制多孔結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀,易形成致密閉合的孔結(jié)構(gòu),且要求聚合物與超臨界CO2親合力好,不適用于結(jié)晶性聚合物,因此限制了其應(yīng)用。
2超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)/粒子瀝濾法
超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)/粒子瀝濾法是在超臨界CO2發(fā)泡前將致孔劑與原料共混,利用致孔劑比例及致孔劑粒徑大小來(lái)調(diào)節(jié)支架材料的孔隙率及孔徑,制備不同功能的組織工程支架,實(shí)現(xiàn)支架孔徑可控。
滕新榮等[20-21]以NaCl為致孔劑,采用超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)制備了PDLLA、PDLLA-PEG以及PDLLA/HA三維多孔支架材料,通過(guò)調(diào)節(jié)致孔劑比例,形成了高度開(kāi)孔、孔徑為100~500 μm、孔隙率最高達(dá)80%的PLA及共聚物三維多孔支架材料。
張育敏等[22]以NaCl為致孔劑,制備了PLA/骨基質(zhì)(BMG)多孔復(fù)合型生物活性骨支架材料,BMG比例與支架材料的孔隙率及細(xì)胞相容性呈正相關(guān),與力學(xué)性能呈負(fù)相關(guān);含30%BMG的復(fù)合支架材料具有良好的綜合性能,其抗壓強(qiáng)度達(dá)到35.8 MPa,孔隙率達(dá)到78.3%,孔徑為50~150 μm,有較好的細(xì)胞相容性,可作為骨植入材料及組織工程支架材料。
Annabi等[23]以NaCl為致孔劑,采用CO2發(fā)泡技術(shù)制備了PCL多孔支架材料以及PCL和彈性蛋白的復(fù)合物。當(dāng)溫度為70 ℃、壓力為65 bar、處理時(shí)間為1 h、降壓速率為15 bar·min-1、NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí),所制備的PCL支架材料平均孔徑為540 μm,孔隙率為91%。然后將彈性蛋白植入并交聯(lián)到PCL支架材料中,結(jié)果表明,在高壓CO2下彈性蛋白可滲透到整個(gè)PCL支架材料中,且形成均一的多孔結(jié)構(gòu)。
劉曉明等[24]以NaCl為致孔劑,采用超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)制備了PLA、PLA/脫礦骨基質(zhì)(DBM)復(fù)合支架材料,研究PLA分子量及DBM/PLA比例對(duì)多孔材料孔形態(tài)及力學(xué)性能的影響,并進(jìn)行復(fù)合材料體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,復(fù)合材料的孔隙率(60%~85.52%)隨著PLA分子量的增加而增大,其中10萬(wàn)分子量的PLA支架材料抗壓強(qiáng)度及彈性模量最高。DBM比例增大,復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度和彈性模量均降低。最佳復(fù)合比例為6∶4的DBM/PLA復(fù)合材料結(jié)合較為致密,孔隙分布均勻,孔連通性好,其抗壓強(qiáng)度及彈性模量為108.72 MPa及13.82 MPa,孔隙率為79.71%,孔隙大小為200~400 μm,且在孔隙內(nèi)仍可見(jiàn)大量孔徑為20~30 μm的小孔。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明,此比例下材料的細(xì)胞毒性為0級(jí)或1級(jí),達(dá)到了組織工程支架材料的基本要求,可作為臨床用骨植入材料。
超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)/粒子瀝濾法容易通過(guò)改變致孔劑粒徑大小和摻入比例來(lái)調(diào)節(jié)支架材料的孔徑和孔隙率,但在后續(xù)處理中,內(nèi)部致孔劑的瀝濾消除、制備周期長(zhǎng)等為該技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)一定的困難。
3超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)
超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)(亦稱超臨界CO2反溶劑工藝)是利用超臨界CO2對(duì)有機(jī)溶劑的特殊溶解能力將其引入到現(xiàn)有制備工藝中,以超臨界CO2為非溶劑,利用相轉(zhuǎn)化制得相互連通的多孔結(jié)構(gòu),在降壓時(shí)由于超臨界CO2具有超強(qiáng)的溶解能力和滲透性,將溶解的有機(jī)溶劑一并帶出,從而能有效地除掉殘留的有機(jī)溶劑。
Tsivintzelis等[25]以二氯甲烷為溶劑,采用超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了PLLA多孔支架材料,增大PLLA初始濃度、CO2濃度、壓力和降低溫度均會(huì)減小平均孔徑。此外,Tsivintzelis等[26]將有機(jī)改性的蒙脫石摻入PLLA中,采用超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了納米PLLA復(fù)合支架材料。結(jié)果表明,加入微量的改性蒙脫石對(duì)復(fù)合支架材料的影響非常明顯,形成的孔更大、更均勻。這可能是添加物的存在改變了納米復(fù)合材料的結(jié)晶行為。
Kang等[27]以二氯甲烷為溶劑,利用超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了絲素蛋白/PLA復(fù)合支架材料。結(jié)果表明,隨著絲素蛋白含量的增加,支架材料孔隙率降低,孔連通性變差;隨著陳化溫度(135~175 ℃)的升高,支架材料平均孔徑增大,在175 ℃時(shí)達(dá)到最大(32.21 μm);隨著陳化壓力(16 MPa、20 MPa、24 MPa)的增大,支架材料平均孔徑增大(16.35~18.93 μm)。研究還表明,絲素蛋白的加入提高了支架材料的抗壓性能和生物響應(yīng)性能。
Duarte等[28]通過(guò)超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了負(fù)載藥物地塞米松的淀粉和PLLA的復(fù)合多孔支架材料。地塞米松用來(lái)引導(dǎo)干細(xì)胞的成骨分化,地塞米松的存在沒(méi)有影響支架材料的孔隙率和相互連通性。支架材料的膨脹率達(dá)到90%,藥物釋放實(shí)驗(yàn)表明地塞米松的持續(xù)釋放達(dá)到21 d。
丁兆紅等[29]以丙酮為溶劑在超臨界CO2中制備了PCL三維多孔支架材料,支架材料的平均孔徑為40~80 μm,孔徑分布較好,壓力對(duì)孔徑的影響不大;隨著PCL初始含量的增加和溫度的降低,多孔支架材料的孔徑減小。并通過(guò)體系的相平衡熱力學(xué)行為解釋了CO2壓力與溫度對(duì)所制備的多孔支架材料孔徑的影響。
Deng等[30]以碳酸氫銨為致孔劑,采用超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了PLLA支架材料,所用溶劑有二氯甲烷、二氧六環(huán)以及二氯甲烷/二氧六環(huán)1∶1的混合物。所得的PLLA多孔支架材料既含大孔也含小孔,且孔徑可控,孔隙率高(>95%),孔洞相互連通,呈納米纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),壓縮強(qiáng)度可達(dá)100 kPa,有機(jī)物殘留量低(<12×10-6)。
超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)在組織工程中由最初的主要用于二維多孔膜的制備拓展到三維多孔支架的制備,且可用于結(jié)晶型聚合物,拓展了超臨界CO2技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用范圍。
4熱致相分離/超臨界CO2干燥技術(shù)
超臨界流體具有特殊性能(可連續(xù)地進(jìn)入氣相或液相狀態(tài),不發(fā)生相變),超臨界CO2不僅具有萃取作用,而且會(huì)對(duì)所形成的多孔結(jié)構(gòu)起到干燥作用,且干燥過(guò)程不產(chǎn)生氣-液界面,因而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的表面張力,徹底解決了現(xiàn)有工藝干燥過(guò)程的結(jié)構(gòu)塌陷問(wèn)題。
Karakecili等[31]在殼聚糖的醋酸溶液中加入不同濃度的納米羥基磷灰石(nHAP),攪拌24 h、超聲波處理1 h以分散nHAP,在-20 ℃環(huán)境下冷凍得到凝膠,然后在此溫度下用丙酮交換水,處理后的凝膠放入高壓容器中,通入CO2,設(shè)置溫度為35~60 ℃、壓力為100~200 bar,通入5~15 g·min-1的CO24~6 h以干燥支架材料。支架材料完全干燥后在20 min內(nèi)泄壓至大氣壓。結(jié)果表明,nHAP均勻地復(fù)合在材料中,這將在骨組織工程中起到很好的引導(dǎo)骨細(xì)胞生長(zhǎng)的作用,且復(fù)合支架材料的壓縮模量增強(qiáng)、吸水量增加;成纖維細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)表明該支架材料無(wú)細(xì)胞毒性。
Cardea等[32]將PLLA溶于氯仿中形成不同濃度的均相溶液,然后在-30 ℃下相分離24 h,利用超臨界CO2在35 ℃、不同壓力下干燥4 h,泄壓時(shí)間為10 min。制備的樣品孔隙率高(88.0%~97.5%),同時(shí)存在微米級(jí)(10~30 μm)和納米級(jí)(200 nm)的孔,大孔的內(nèi)壁布滿納米級(jí)孔。有機(jī)溶液殘留量低于5×10-6。而利用此方法在不同濃度的PLLA的氯仿溶液中加入10%布洛芬[33],仍然可以得到孔分布均勻的多孔支架材料。X-射線光電子能譜實(shí)驗(yàn)表明,藥物在支架材料中分布均勻,且藥物的加入不影響孔的形成,但負(fù)載藥物后支架材料表面變得多孔。研究發(fā)現(xiàn)壓力和溫度對(duì)支架材料形態(tài)無(wú)影響。
此法中超臨界CO2所起的作用與超臨界CO2相轉(zhuǎn)化技術(shù)中有部分相同,即干燥作用,保持超臨界狀態(tài),利用一定速度的新鮮CO2吹掃聚合物溶液,可將有機(jī)物帶出,達(dá)到干燥的目的。
5超臨界流體技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合
超臨界流體技術(shù)還可以與其它技術(shù)相結(jié)合,如超臨界CO2與靜電紡絲相結(jié)合、超臨界CO2與乳液模板法相結(jié)合等,以發(fā)揮超臨界流體的優(yōu)勢(shì),達(dá)到制備組織工程支架的目的。Nelson等[34]先將PCL與明膠按50∶50的比例混合再靜電紡絲,然后在超臨界或亞臨界CO2狀態(tài)下混入羅丹明B,并與單用PCL比較。結(jié)果表明,靜電紡絲PCL/明膠(50∶50)混合的注入特性比單用PCL要好,混入明膠會(huì)降低無(wú)定形PCL的流動(dòng)性,但會(huì)提高暴露后或結(jié)晶后的PCL的流動(dòng)性,且可以加固混合體結(jié)構(gòu),提高羅丹明B負(fù)載容量,延長(zhǎng)釋放時(shí)間。
6展望
超臨界CO2技術(shù)在組織工程支架材料制備中的應(yīng)用受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注,其與傳統(tǒng)三維組織工程支架材料制備方法相結(jié)合,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足,并取得了一定的研究進(jìn)展。然而,對(duì)于超臨界CO2的作用機(jī)理尚需進(jìn)一步深入研究,如從理論上掌握、實(shí)現(xiàn)可控三維孔洞結(jié)構(gòu)和滿足組織工程支架機(jī)械性能結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,以及進(jìn)一步提高和穩(wěn)固性能以拓寬應(yīng)用領(lǐng)域的方法。隨著現(xiàn)代化工技術(shù)和生物工程的不斷發(fā)展,超臨界流體技術(shù)在組織工程領(lǐng)域?qū)⒕哂懈訌V闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
參考文獻(xiàn):
[1]FERGAL J.Biomaterials and scaffolds for tissue engineering[J].Mater Today,2011,14(3):88-95.
[2]NARAYAN R J.The next generation of biomaterial development[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A:Mathematical Physical and Engineering Sciences,2010,368(1917):1831-1837.
[3]KARCHIN A,SIMONOVSKY F I,RATNER B D,et al.Melt electrospinning of biodegradable polyurethane scaffolds[J].Acta Biomaterialia,2011,7(9):3277.
[4]王芬,李世榮,王佩怡.聚乳酸多孔支架材料的制備研究[J].化學(xué)與生物工程,2010,27(11):36-39.
[5]LIN W H,LI Q,ZHU T R.Study of solvent casting/particulate leaching technique membranes in pervaporation for dehydration of caprolactam[J].Journal of Industrial and Engineering Chemistry,2012,18(3):941.
[6]楊琦,索進(jìn)平.氣體發(fā)泡法制備PLLA/BCP多孔復(fù)合支架及其性能研究[J].化學(xué)與生物工程,2014,31(5):32-36.
[7]FORWARD K M ,F(xiàn)LORES A,RUTLEDGE G C.Production of core/shell fibers by electrospinning from a free surface[J].Chemical Engineering Science,2013,104:250.
[8]BUTSCHER A,BOHNER M ,DOEBELIN N,et al.Moisture ba-sed three-dimensional printing of calcium phosphate structures for scaffold engineering[J].Acta Biomaterialia,2013,9(2):536.
[9]REVERCHON E,CARDEA S.Supercritical fluids in 3-D tissue engineering[J].The Journal of Supercritical Fluids,2012,69:97.
[10]邢禹彬,李立華,周長(zhǎng)忍.超臨界CO2反復(fù)循環(huán)萃取法制備PLA/TCP多孔組織工程支架材料[J].功能材料,2005,36 (12):1909-1912.
[11]丁珊,邢禹彬,李立華,等.SC-CO2纖維粘接法制備PLA/TCP/Collagen組織工程支架材料[J].材料研究學(xué)報(bào),2007,21(4):348-353.
[12]SALERNO A,ZEPPETELLI S,di MAIO E,et al.Design of bimodal PCL and PCL-HA nanocomposite scaffolds by two step depressurization during solid-state supercritical CO2foaming[J].Macromolecular Rapid Communications,2011,32(15):1150-1156.
[13]JI C,ANNABI N,HOSSEINKHANI M,et al.Fabrication of poly-DL-lactide polyethylene glycol scaffolds using the gas foaming technique[J].Acta Biomaterialia,2012,8(2):570-578.
[14]YANG G H,SU J J, GAO J,et al. Fabrication of well-controlled porous foams of graphene oxide modified poly(propylene-carbonate) using supercritical carbon dioxide and its potential tissue engineering applications[J].The Journal of Supercritical Fluids,2013,73(1):1-9.
[15]WU W,CAO X W,LIN H,et al.Preparation of biodegradable poly(butylene succinate) halloysite nanotube nanocomposite foams using supercritical CO2as blowing agent[J].Journal of Polymer Research,2015,22(9):1-11.
[16]羅丙紅,程松,鐘翠紅,等.超臨界CO2中CS-g-PDLLA的合成及其與PDLLA多孔支架材料的原位構(gòu)建[J].材料研究學(xué)報(bào),2010,24(3):225-231.
[17]JI C,ANNABI N,KHADEMHOSSEINI A,et al.Fabrication of porous chitosan scaffolds for soft tissue engineering using dense gas CO2[J].Acta Biomaterialia,2011,7(7):1653-1664.
[18]劉倩倩,唐川,杜哲,等.超臨界CO2發(fā)泡法制備PLGA多孔組織工程支架[J].高分子學(xué)報(bào),2013(2):174-182.
[19]KIM S H,JUNG Y M,KIM S Y.A biocompatible tissue scaffold produced by supercritical fluid processing for cartilage tissue engineering[J].Tissue Engineering:Part C,2013,19(3):181-188.
[20]滕新榮,任杰,朱立華. 超臨界CO2/鹽析法制備聚乳酸多孔支架材料[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào),2005,27(5):42-45.
[21]滕新榮,顧書(shū)英,任杰.超臨界CO2中制備聚乳酸/羥基磷灰石復(fù)合支架材料[J].材料導(dǎo)報(bào),2005,19(9):114-117.
[22]張育敏,李寶興,李冀.新型聚乳酸/骨基質(zhì)多孔復(fù)合支架材料制備及初步研究[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(12):1745-1748.
[23]ANNABI N, FATHI A,MITHIEUX S M,et al.Fabrication of porous PCL/elastin composite scaffolds for tissue engineering applications[J].The Journal of Supercritical Fluids, 2011,59(6):157-167.
[24]劉曉明,李寶興,張育敏,等.超臨界流體技術(shù)制備脫礦骨基質(zhì)/聚乳酸復(fù)合材料及相關(guān)性能[J].解剖學(xué)雜志,2012,35(1):86-89.
[25]TSIVINTZELIS I,PAVLIDOUB E,PANAYIOTOU C.Porous scaffolds prepared by phase inversion using supercritical CO2as antisolvent I.poly(L-lactic acid) [J].Journal of Supercritical Fluids,2007,40:317-322.
[26]TSIVINTZELIS I,MARRASA S I,ZUBURTIKUDIS I,et al.Porous poly(L-lactic acid) nanocomposite scaffolds prepared by phase inversion using supercritical CO2as antisolvent[J].Polymer,2007,48(21):6311-6318.
[27]KANG D J,XU D,ZHANG Z X,et al.Well-controlled microcellular biodegradable PLA/silk composite foams using supercritical CO2[J].Macromolecular Materials and Engineering,2009,294(9):620-624.
[28]DUARTE A R C,MANO J F,REIS R L.Dexamethasone-loaded scaffolds prepared by supercritical-assisted phase inversion[J]. Acta Biomaterialia,2009,5(6):2054-2062.
[29]丁兆紅,劉志軍,桂秋媛,等.超臨界CO2誘導(dǎo)相分離制備聚己內(nèi)酯三維多孔支架的實(shí)驗(yàn)研究[J].功能材料,2011,42 (9):1690-1697.
[30]DENG A H,CHEN A Z,WANG S B,et al.Porous nanostructured poly-L-lactide scaffolds prepared by phase inversion using supercritical CO2as a nonsolvent in the presence of ammonium bicarbonate particles[J].The Journal of Supercritical Fluids,2013,77(77):110-116.
[31]KARAKECILI A,ARIKAN A.Preparation of chitosan-nanohydroxyapatite composite scaffolds by a supercritical CO2assisted process[J].Polymer Composites,2012,33(7):1215-1223.
[32]CARDEA S,BALDINO L,PISANTI P,et al.3-D PLLA Scaffolds formation by a supercritical freeze extraction assisted process[J].Journal of Materials Science:Materials in Medicine,2014,25:355-362.
[33]CARDEA S,BALDINO L,SCOGNAMIGLIO M,et al.3D PLLA/Ibuprofen composite scaffolds obtained by a supercritical fluids assisted process[J]. Journal of Materials Science:Materials in Medicine,2014,25(4):989-998.
[34]NELSON M T,MUNJ H R,TOMASKO D L,et al.Carbon dioxide infusion of composite electrospun fibers for tissue engineering[J].The Journal of Supercritical Fluids,2012,70:90-99.
Research Progress on Tissue Engineering Scaffold Material Prepared by Supercritical CO2Technology
WANG Fen,LI Liang-ping,LIU Chang-lu,TANG Jing,WANG Kun
(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SichuanUniversityofArtsandScience,Dazhou635000,China)
Abstract:The applications of supercritical CO2 technology in preparation of tissue engineering scaffold materials are summarized in aspects of raw material,preparation methods and biological activity evaluation,and the problems are also discussed.The progress of the preparation technology and application of these products are prospected.
Keywords:supercritical CO2;3D porous scaffold;tissue engineering
基金項(xiàng)目:四川省教育廳自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(15ZB0322),四川文理學(xué)院大學(xué)生科研項(xiàng)目(X2014Z010)
收稿日期:2016-02-29
作者簡(jiǎn)介:王芬(1983-),女,湖北鐘祥人,講師,研究方向:生物醫(yī)用高分子材料,E-mail:67755152@qq.com。
doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.001
中圖分類號(hào):R 318.08
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1672-5425(2016)05-0001-05