PLGA 多孔支架的制备及性能

朱郇悯，朱继翔

( 广州医科大学基础医学院，广东广州 511436)

在组织工程与再生医学的研究中，组织工程支架尤为重要。支架作为人工细胞外基质，直接与细胞、组织接触，支持细胞生长，为工程化的组织再生提供空间，维持再生组织形状及骨架完整。支架可以调控细胞的黏附、迁移、增殖及分化等行为，直接影响组织的再生修复［1-2］。

有许多种生物医用材料己经应用于组织工程支架的制备。在合成材料中，聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）以及它们的共聚物（PLGA）等聚酯类可降解材料应用最为广泛。这些聚酯具有生物相容性，结构确定的化学结构，不产生未知风险，同时，它们还便于加工，适用于多种加工工艺。基于聚酯制备的各类组织工程支架，在神经、骨和软骨等组织修复领域取得了良好的结果［3-4］。

相分离技术是一种制备三维组织工程支架的常用工艺方法。它是基于均相的聚合物溶液在外界条件的诱导下（如溶解度的改变），产生非均一的两相分布，通过特殊的方式（如淬火）将两相固定，并去除一相，从而制备获得三维组织工程支架。通过调控相分离过程，可以制备不同微观形貌的组织工程支架［5-6］。

本研究采用聚酯类PLGA 为原材料，基于固液相分离原理，结合冷冻干燥的方法制备多孔支架。研究PLGA 的不同起始浓度对支架微观形貌、孔隙率以及力学性能的影响，为组织工程支架的制备提供参考。

1 实验部分

1.1 主要试剂和原料

PLGA，分子量约5 万，深圳化试科技有限公司；二氧六环，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 PLGA 支架的制备

称取一定质量的PLGA 溶解于二氧六环中，分别制备质量分数为5%、7%、9% 的溶液。将溶液转移至塑料试管，置于-20℃下预冻2h，冷冻干燥3 天，室温真空干燥1 天，获得PLGA 组织工程支架。

1.3 PLGA 支架的性能检测

将PLGA 支架置于液氮中，取断面，室温贴台喷金，使用扫描电镜观察支架的微观形貌。采用乙醇置换的方法测量支架的孔隙率。通过万能力学试验机对支架进行压缩测试，压缩速率选择1mm/min。

2 结果与讨论

2.1 PLGA 支架的微观形貌

图1 所示的是起始浓度分别为5%、7% 和9%PLGA支架的微观形貌。从扫描电镜图片可以看出，由固液相分离结合冷冻干燥方法制备获得的PLGA 支架呈现多孔的微观结构，孔径之间互相连通。PLGA 溶液的起始浓度对其制备所得支架的微观形貌整体影响较小，主要体现在孔径大小的调控。支架的微观形貌对细胞与再生组织的生长具有重要影响［7］。相分离是制备组织工程支架的常用方法，通过对相分离过程的调控，可以制备获得不同微观形貌的支架。本研究中采用固液相分离过程，溶剂二氧六环在相分离过程中形成球状或者片层状结构，从而使得聚合物呈现多孔状的微观结构。固液相分离还经常应用于其它各类材料的组织工程支架制备，如明胶、壳聚糖、聚乳酸等［8］。

图1 不同起始浓度制备PLGA 支架的电镜图片：（A) 5%；（B) 7%；（C) 9%Fig.1 SEM pictures of PLGA scaffolds with different initial concentrations: （A) 5%；（B) 7%；（C) 9%

2.2 PLGA 支架的性能

支架孔隙率是影响细胞黏附、生长与迁移的重要因素之一，孔隙率高的支架可以为细胞提供较大的生长空间，有利于细胞、组织再生时营养物质以及代谢产物的传递与交换［9］。PLGA 支架孔隙率随起始浓度的变化如图2（a）所示，当PLGA 的起始浓度为5% 时，制备获得的支架孔隙率为90.3%，随着起始浓度的增加，制备获得支架的孔隙率减小，当起始浓度增加至9% 时，支架孔隙率约为85%。

支架的力学强度也是影响细胞、组织再生的重要因素。支架需要具备一定的力学强度，承担周围组织的压迫及机体再生时的张力，支撑损伤组织的再生与修复［10］。PLGA 支架的压缩模量随起始浓度的变化如图2（b）所示，当PLGA 的起始浓度为5% 时，制备支架的压缩模量为2.6MPa，随着起始浓度的增加，支架的压缩模量逐渐增强，当起始浓度增加至9%时，支架的压缩模量为4.7MPa。

图2 不同起始浓度制备PLGA 支架的孔隙率（a)与压缩模量（b)Fig. 2 Porosity （a) and compressive modulus （b) of PLGA scaffolds with different initial concentrations

3 结论

通过固液相分离可以制备微观结构呈相互连通孔结构的PLGA 组织工程支架。多孔支架的孔隙率随起始浓度的升高而降低，孔隙率最高为90.3%；力学性能随起始浓度的升高而增强，压缩模量最高为4.7MPa。