近年來,負(fù)載生物活性分子的醫(yī)用涂層成為研究的熱點(diǎn)。通過局部對(duì)細(xì)胞及組織進(jìn)行影響和調(diào)控,生物醫(yī)用涂層能夠?qū)崿F(xiàn)特定的治療效果,極大地提高植入醫(yī)用裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和治療效果。然而,現(xiàn)有的常規(guī)聚合物涂層技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物活性分子高效的定制化負(fù)載;并且,常規(guī)的滅菌和存儲(chǔ)等因素,也會(huì)對(duì)生物分子的活性造成毀滅性影響。設(shè)計(jì)新的涂層技術(shù),為生物活性分子提供簡(jiǎn)便、溫和與可定制化的負(fù)載模式,對(duì)于實(shí)現(xiàn)生物活性醫(yī)用涂層在臨床中的應(yīng)用具有重大意義。浙江大學(xué)任科峰副教授和計(jì)劍教授,采用兩親性的三嵌段共聚物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),制備了具有快速多孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變性能的動(dòng)態(tài)海綿涂層,可以簡(jiǎn)單高效和定制化實(shí)現(xiàn)生物活性分子負(fù)載。相關(guān)成果發(fā)表在權(quán)威期刊《生物材料》(Biomaterials 2019; 192:15-25. )上。論文第一作者為博士研究生汪璟。
該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制備了一種聚己內(nèi)酯-聚乙二醇-聚己內(nèi)酯(PCL-PEG-PCL)三嵌段交聯(lián)型共聚物,通過水溶脹-冷凍干燥的方法制備得到了微孔涂層(圖1)。基于化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)以及結(jié)晶區(qū)的物理交聯(lián)點(diǎn)提供的物理支撐,多孔涂層在常溫下能維持其微孔結(jié)構(gòu);而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)時(shí),晶區(qū)物理交聯(lián)點(diǎn)的快速消失誘導(dǎo)涂層微孔結(jié)構(gòu)發(fā)生快速自愈合過程(圖2)。在40℃處理下,該過程大約需要10分鐘;如提高到44℃,則只需要5秒左右。這種微孔結(jié)構(gòu)的形成與愈合過程可反復(fù)多次實(shí)現(xiàn)。利用這一溫度響應(yīng)的快速自愈合性質(zhì),該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了基于毛細(xì)作用的生物大分子高效和可控負(fù)載,并證明這種負(fù)載能維持生物大分子的生物活性,有效促進(jìn)細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)(圖3)。基于這一溫度響應(yīng)動(dòng)態(tài)多孔涂層平臺(tái),該團(tuán)隊(duì)提出一種具有后功能化能力的生物醫(yī)用涂層策略,為實(shí)現(xiàn)生物活性醫(yī)用涂層在臨床中的應(yīng)用提供了新技術(shù)。
▲圖1:兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層的制備:通過水分子的滲透溶脹、冰晶生長(zhǎng)致孔、冷凍干燥制備得到孔徑分布均勻的多孔涂層。
▲圖2:兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層溫度響應(yīng)自愈合過程。
▲圖3:兩親性三嵌段聚合物動(dòng)態(tài)多孔涂層實(shí)現(xiàn)高效可控生物活性分子負(fù)載。多孔涂層可實(shí)現(xiàn)定制化的生物活性分子負(fù)載;并且,通過調(diào)節(jié)吸附溶液的濃度可實(shí)現(xiàn)生物活性分子可控負(fù)載,而多孔結(jié)構(gòu)閉合有利于延長(zhǎng)生物活性分子的釋放行為。
文獻(xiàn)鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218307609
課題組主頁(yè):
http://polymer.zju.edu.cn/biointerfaces/index.php
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