Nature Materials：高强度生物可吸收的聚合物基复合生物支架取得新进展

艾庞厅 7年前 (2017-11-22) 6897浏览

【引言】

植入体内的生物可吸收复合支架在软骨修复、血管移植、鼻窦炎质量及儿科疾病治疗等众多医疗领域发挥着重大的作用。这不仅要求植入体内的生物支架材料具有与生物组织相似的强度和弹性，还需要有优异的生物相容性并能被生物体完全吸收。传统的聚合物基生物支架材料通常由挤出成型工艺制得，得到的高度结晶、高度定向的大块高分子材料能满足基本的力学性能要求，已被用于治疗冠状动脉疾病，但这种生物支架在运动激烈的周围动脉中却会发生扭结和断裂，存在极高的安全隐患。目前用于周围动脉疾病治疗的生物支架通常由具有自膨胀特性的金属基复合材料制得。金属基复合材料的高强度使其能承受血管弹性回缩，并具有一定的弹性和柔性，能承受血管运动过程中形成的压力。然而，金属基生物支架材料的高断裂率却难以维持血管的长期通畅。因此，需要充分结合金属和聚合物的优势，通过组分和结构设计制备出兼具强度、弹性、自膨胀优势、生物兼容性和生物可吸收等性能的复合生物支架材料。

【成果简介】

近日，美国480生物医药公司的Maria Palasis（通讯作者）团队与哈佛大学及麻省理工学院的研究人员合作，共同在Nature Materials上发表了一篇标题为“The development of bioresorbable composite polymeric implants with high mechanical strength”的文章。在这项工作中，研究人员从聚乙醇酸（PGA）衍生物出发，经编织后用乙交酯-己内酯共聚物（PGCL）覆盖其表面，再通过交联形成复合生物支架。覆盖在高强度PGA衍生物表面的高弹性PGCL橡胶赋予了该体系优异的机械强度。与未经PGCL橡胶包覆的生物支架相比，经PGCL橡胶包覆后的复合生物支架在拉伸、压缩、弹性等力学测试中表现出更优异的性能，尤其在拉伸性能方面能与金属复合生物支架媲美。通过调控PGCL橡胶的分支结构、交联密度和相对分子质量，研究人员进一步提高了该复合生物支架的机械性能。该生物支架在猪股动脉中能被充分吸收。通过将该复合生物支架植入绵羊股动脉，研究人员发现该复合生物支架能将血管撑开的状态维持12个月，并在18个月后被生物体完全吸收。自膨胀特性和优异的力学性使该复合生物支架适用于生物体内的腔体和管道等软组织，高强度、高弹性及优异的生物兼容性等特点则使该生物支架尤其适用于动脉血管疾病的治疗。

【图文导读】

图1. 常用生物支架所用材料的力学性能对比