可注射的生物降解水凝胶

【摘要】：组织工程是世纪之交以来科学技术界的一个新的学科生长点。它将是21世纪外科学的一次革命。生物材料是组织工程的关键技术之一。本博士论文的主题为一种组织工程材料——可注射性聚合物水凝胶。相比预塑形的多孔支架,可注射性水凝胶具有不需要动用手术刀、可以根据被填充的组织空腔的任意复杂形状而凝胶化成型等优点,是组织工程中一个出现较晚、但很有特色的一类材料。 可注射性组织工程材料的范例是PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(即所谓Pluronics)水凝胶。该材料已经被美国大范围申请专利保护。为了取得有特色的生物材料研究,我们经与从事组织工程的组织构建工作的医生深入交流而认识到:现有的Pluronics材料用于组织工程时,存在着降解速率难以控制和凝胶化后易于在组织培养液中再次溶解的缺点。因此,本论文采用了化学凝胶的手段。考虑到该类生物材料的未来用途,该化学凝胶被设计成可以注射之后在人体环境中交联、同时又能够在人体环境中可控降解。 我们希望将来实现这样的一条思路:将可降解的、亲水的大分子单体与细胞悬液以及细胞生长因子混合,通过注射的方法可将可流动的混合悬液注入体内缺损部位,在体温下使大单体溶液原位交联从而将细胞包裹固定,交联后形成的水凝胶起到细胞多孔支架的作用;随着细胞分泌胞外基质,凝胶的逐步降解,新的组织逐渐形成,达到修复组织缺损的目的。虽然我们目前尚未进展到从事动物实验的阶段,但是,本论文所有的化学和生物学工作都是在充分考虑将来应用目的的前提下、围绕者上述可降解的化学交联水凝胶而展开。据我们所知,系统地研究上述材料在国际上也不多。在研究工作中,我们还产生了一些国际创新的思路。 本论文的主要工作和创造性研究为: (一)基于可降解大单体的化学交联凝胶以及制备技术。本文以被FDA批准可用于体内的亲水性聚合物为主体,共价结合被FDA批准的可用于体内的可降解的寡聚物,再共价连接可聚合基团得到可交联反应的大分子单体。我们以亲水性聚合物(PEG和Pluronics)为主体,结合可降解的寡聚酯,酰氯化后得到可交联反应的大分子单体。首先采用氧化—还原引发体系,过硫酸盐为引发剂,四甲