目錄：

1.PLLA材料的性質(zhì)

2. PLLA納米纖維在組織工程中的應(yīng)用

3.靜電紡絲PLLA實驗參數(shù)

4.常見問題及解決方法

 

1.PLLA材料的性質(zhì)

由于乳酸分子中有一個不對稱的碳原子，具有旋光性，因此聚乳酸也分為右旋聚乳酸(PDLA)，左旋聚乳酸(PLLA)，外消旋聚乳酸(PDLLA)，非旋光性聚乳酸(Meso-PLA)。PLA是重要的生物可降解高分子材料，其特點是無毒、無刺激性、可生物降解吸收、強(qiáng)度高、可塑性好、易加工成型。降解周期為2~12個月。

 

圖1 乳酸的對映體形式

 

2.PLLA納米纖維在組織工程中的應(yīng)用

因具有無毒、無刺激性、可生物降解吸收、強(qiáng)度高等特性，所以PLLA材料是最早被公認(rèn)為適合組織工程的合成聚合物材料之一。其生產(chǎn)出的納米纖維支架，可被用于特定的組織工程應(yīng)用，包括骨骼、軟骨、血管和皮膚組織再生等。

 

圖2 PLLA支架在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用圖

 

（1）骨組織

在骨組織工程中，靜電紡絲已被廣泛用于制備納米纖維支架，其結(jié)構(gòu)接近于骨的納米級膠原纖維。在實際的制備中，會結(jié)合表面改性來制備靜電紡絲PLLA支架，以引導(dǎo)細(xì)胞分化為骨譜系并實現(xiàn)最佳的骨再生性能。

 

有研究團(tuán)隊通過成骨ECM的表面沉積成功將靜電紡絲制備出的PLLA納米纖維表面改性。然后，將這些支架用于檢測小白鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞在接種支架后的反應(yīng)。結(jié)果表明，與純PLLA納米纖維相比，改性結(jié)構(gòu)的礦物生長、ALP活性和細(xì)胞形態(tài)都處于最佳狀態(tài)。

 

（2）軟骨組織

盡管PLLA的納米纖維支架已顯示出對軟骨修復(fù)的明顯效果，但它們纖維細(xì)小的性質(zhì)導(dǎo)致承重有限。

通過相分離結(jié)合致孔劑浸出制造的PLLA納米纖維支架已被證明是各種體內(nèi)和體外軟骨修復(fù)的優(yōu)選方案。這是由于這些支架的高孔隙率和互通性，以及它們良好的可降解特性。并且，適當(dāng)大小的支架孔也改善了軟骨的功能特性，從而為軟骨組織的再生和修復(fù)問題提供了一些不一樣的解決方向。

（3）血管組織

最近，有研究團(tuán)隊制作出用于血管組織工程的多層支架：使用PCL、膠原蛋白和PLLA納米纖維分別用于模擬內(nèi)膜、中膜和外膜。這些納米纖維通過連續(xù)靜電紡絲制成三層管狀支架，并培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞進(jìn)行生物活性評估。最后的評估實驗結(jié)果表明，中間層的膠原蛋白明顯改善了SMC的附著和增殖，并且內(nèi)皮細(xì)胞增殖隨著培養(yǎng)而明顯增加，這表明了構(gòu)建體的非細(xì)胞毒性。

 

（4）皮膚組織

在體外真皮的成纖維細(xì)胞培養(yǎng)中表明，與膠原海綿相比，混合支架誘導(dǎo)高細(xì)胞接種效率并改善了成纖維細(xì)胞的粘附和增殖。另一方面，體內(nèi)傷口愈合評估表明，與膠原蛋白支架相比，混合支架的愈合更快、更有效。大多數(shù)情況下，PLLA、膠原蛋白和明膠經(jīng)常被結(jié)合來制造納米纖維支架，顯示出與皮膚替代品相匹配的物理特性和生物學(xué)特性。

 

PLLA還被用于生產(chǎn)與天然皮膚結(jié)構(gòu)非常相似的多層支架。有研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新型雙層支架，由表面殼聚糖/PCL納米纖維墊和底層PLLA微孔盤組成。在這項工作中，角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分別作為表皮等效物和真皮等效物進(jìn)行培養(yǎng)。最終結(jié)果表明，雙層支架中的細(xì)胞增殖高于單層CP-納米墊和PLLA-微盤。此外，基因和蛋白質(zhì)的評估表明傷口愈合活躍，再次證實雙層支架可以為刺激皮膚再生提供合適的微環(huán)境。

圖3 小孔徑(125-250μm)的支架顯著誘導(dǎo)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外軟骨分

化，比大孔徑(425-600μm)的支架更好地支持體內(nèi)軟骨形成。

 

引用：Capuana, E.; Lopresti, F.; Ceraulo, M.; La Carrubba, V. Poly-l-Lactic Acid (PLLA)-Based Biomaterials for Regenerative Medicine: A Review on Processing and Applications. Polymers 2022, 14, 1153. https://doi.org/10.3390/polym14061153

3.靜電紡絲PLLA實驗參數(shù)

3.1聚(L-丙交酯)/羥基磷灰石(PLLA/HA)納米復(fù)合支架制備的實驗參數(shù)

材料配置：將1克PLLA（特性粘度0.90-1.20dL/g）溶解在5mL二氯甲烷中，并在攪拌下將0.1g納米HA粉末（粒徑<200nm）分散在聚合物溶液中，獲得的懸浮液轉(zhuǎn)移到醫(yī)用注射器中。

靜電紡絲實驗參數(shù)：正電壓15kV、供液速度1.5mL/h、針頭23G、紡絲距離15cm。

 

引用：Rainer A ,  Spadaccio C ,  Sedati P , et al. Electrospun Hydroxyapatite-Functionalized PLLA Scaffold: Potential Applications in Sternal Bone Healing[J]. Annals of Biomedical Engineering, 2011, 39(7):1882-1890.

 

3.2 PLLA/PCL取向纖維支架制備的實驗參數(shù)

材料配置：PLLA 先溶解在氯仿中，然后溶解在二甲基甲酰胺（DMF）(4.25:0.75) 中，而 PCL 溶解在氯仿/DMF (8:2) 中。再將它們分別攪拌3小時，然后將聚合物溶液裝入注射器中，通過在針和收集器之間施加正電壓。溶液液滴離開針頭形成納米纖維，同時沉積。PLLA/PCL 的百分比為 47/53 wt%。針尖放置在距離收集器 15 cm處用于 PLLA 和 20 cm 處用于 PCL，同時以設(shè)置為 2800 rpm的線性速率旋轉(zhuǎn)圓盤以收集平行的納米纖維。

靜電紡絲實驗參數(shù)：塑料注射器 5ml，21號針頭，正電壓（PLLA為18 kV，PCL為24 kV）

引用：Mashhadikhan M, Soleimani M, Parivar K, Yaghmaei P. ADSCs on PLLA/PCL Hybrid Nanoscaffold and Gelatin Modification: Cytocompatibility and Mechanical Properties. Avicenna J Med Biotechnol. 2015 Jan-Mar;7(1):32-8. PMID: 25926950; PMCID: PMC4388888.

3.3 純PLLA納米纖維制備的實驗參數(shù)

材料配置：將PLLA溶解于六氟異丙醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍8%~10%，20G（1/2 英寸，平口）不銹鋼針頭，針頭接高壓電源正極，接收輥筒接高壓電源負(fù)極

靜電紡絲實驗參數(shù)：供液速度0.5~3mL/h（取決于采取何種靜電紡絲工藝），輥筒轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min，滑臺行程20cm，紡絲電壓正15kV，負(fù)5kV

 

4.常見問題及解決方法

（1）溶劑沸點較低，不能在高溫下紡絲，避免溶劑揮發(fā)過快導(dǎo)致針尖堵塞。

（2）配液注意逐步添加顆?；蛘叻垠w，防止顆粒團(tuán)聚懸浮導(dǎo)致的溶解速度下降。