生物医用形状记忆聚合物前沿进展
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具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备及性能表征一、本文概述随着材料科学的快速发展,形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers, SMPs)作为一种新型智能材料,因其独特的形状记忆效应和可编程性在航空航天、生物医学、智能机器人等领域展现出广阔的应用前景。
然而,形状记忆聚合物在实际使用过程中常常因外界环境的恶劣和内部损伤的积累而导致性能下降,这极大地限制了其在实际应用中的长期稳定性和可靠性。
因此,开发具有自修复功能的形状记忆聚合物,对于延长材料的使用寿命、提高其在实际应用中的可靠性具有重要意义。
本文旨在介绍具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备方法,并对其性能进行表征。
我们将概述形状记忆聚合物的基本原理和自修复材料的研究进展,为后续的制备和性能表征提供理论基础。
接着,我们将详细介绍几种具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备方法,包括自修复机制的构建、材料的合成与加工等。
在此基础上,我们将对所制备的材料进行性能表征,包括形状记忆性能、自修复效率、机械性能等方面的测试与分析。
我们将讨论所制备材料的应用前景及未来发展方向,以期为形状记忆聚合物在实际应用中的推广提供有益的参考。
二、形状记忆聚合物的基本原理形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers, SMPs)是一类具有独特“记忆”功能的智能材料,能够在外部刺激下,如热、光、电、磁等,恢复其原始形状。
这种特性源于SMPs内部的交联网络结构和可逆的物理或化学转变。
SMPs的基本原理主要基于两个过程:形状的固定和形状的回复。
在形状的固定过程中,SMPs通过交联网络的形成,将临时形状固定下来。
这个交联网络可以通过物理交联(如链缠结、结晶等)或化学交联(如共价键、离子键等)来实现。
一旦交联网络形成,SMPs就可以在不受外界影响的情况下保持临时形状。
在形状的回复过程中,当SMPs受到适当的外部刺激时,交联网络会发生可逆的物理或化学转变,从而释放出固定的临时形状,使SMPs回复到其原始形状。
形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用形状记忆聚合物,即“SMAs”,主要是一种利用特殊塑料化学“记忆”,使其在外界激发后能够重新恢复其原始状态的特殊材料。
SMA的主要功能包括调节和控制介质流动,以及激励和操纵生物细胞的活性水平。
这些功能被广泛应用于生物医学工程领域,形成了SMA在生物医学工程中的定义。
SMA是可调性重要智能材料,由各种聚合物,尤其是聚合物网络聚合物(PNN),组成。
SMA的结构可以在可控热量或激活聚合物的影响下发生变化,因此,它能够承受和存储信息,这在多个应用领域中非常有用。
由于SMA的耐受性可以控制生物,其中的技术正在被广泛使用并研究,这也是SMA在生物医学工程中的重要应用。
SMA在许多不同的生物医学应用中被广泛使用,其中包括:药物治疗,细胞驱动,细胞驱动,血液流体检测,骨细胞增强,机械和心力学记忆,以及生物传感。
被定义为可控性,灵活性和可调性的SMA,这些都是重要的特性,可以用于许多不同的设备和系统的设计。
例如,SMA可以用于传感器和激活细胞,以及针对药物的有效释放和控制。
这些仪器的应用主要是为了改善和提高治疗的技术,以及更快更好地检测非病原体感染。
此外,SMA的技术也可用于骨细胞调节,这是一种可以修复和替代骨的过程,可以应用于失去骨细胞的病人,如骨质疏松症患者。
SMA 结构中的聚合物可以提供支持细胞在生长和活动中,并且可以调节可控性,这样就可以利用其可调节性来控制细胞增殖和活动,以オ及其社会环境的变化。
最后,形状记忆聚合物的应用不仅限于生物医学工程,它在其他领域也受到广泛重视,如:机械和结构工程,精密制造,及其他空间环境下的应用。
SMA结构不仅可以改变其状态,而且还可以进行微细调节,可以调节其位置和形状来满足特定应用的要求,这是一种特性,可以为各种不同的应用提供非常大的帮助。
总而言之,形状记忆聚合物对生物医学工程具有重要的意义,它能够有效地调节未知的生物介质流动,以及激活和控制生物细胞的活性水平,并可以用于细胞的调节,以及精密制造的应用,这些都是它在生物医学工程领域中的重要应用。
形状记忆聚氨酯及其在生物医学材料中的应用
形状记忆聚氨酯(shape memory polyurethane)是一种具有特
殊记忆性能的聚氨酯材料。
它具有良好的生物相容性、可降解性和生物相似性等特点,因此在生物医学领域具有广泛的应用。
形状记忆聚氨酯在生物医学材料中的应用主要包括以下几个方面:
1. 夹层支架(stent):形状记忆聚氨酯可以制成可折叠的夹层支架,通过应用外界热或力刺激,使其恢复到其原始形状,从而在缩小状态下插入体内狭窄的血管或器官,起到撑开和支撑的作用。
2. 缝线和修复材料:形状记忆聚氨酯可以用于缝合和修复组织。
由于其具有良好的弹性和可调控的形态记忆特性,可以在手术后恢复到原始形状,减少对周围组织的损伤。
3. 药物输送系统:形状记忆聚氨酯可以制成微小的药物输送系统,用于缓慢释放药物。
通过调整聚氨酯的形状记忆特性,可以控制药物的释放速度和时间,实现长时间的药物治疗。
4. 人工关节和修复器官:形状记忆聚氨酯可以制成人工关节和修复器官,如人工韧带或胸膜。
它可以模拟人体组织的力学特性,并具有自适应的形状记忆能力,提高了人工器官的适应性和耐久性。
总之,形状记忆聚氨酯在生物医学材料中的应用具有广泛的潜
力。
随着材料科学和生物医学技术的不断发展,形状记忆聚氨酯有望在更多领域得到应用和推广。
形状记忆的高分子材料的研究进展Research Progress of Shape Memory Polymer Material1 综述摘要:形状记忆高分子(SMP)是一类新型的功能高分子材料,是高分子材料研究、开发、应用的一个新的分支点,它同时兼具有塑料和橡胶的特性。
形状记忆高分子材料是一种可以响应外界刺激,并调整自身状态参数,从而回复到预先设定状态的一种智能高分子材料。
本文简单介绍了形状记忆高分子材料的性能、种类和应用。
关键词:形状记忆;高分子材料;聚合物;研究进展1形状记忆高分子材料简介.形状记忆的高分子材料是一种能够感知外部环境如光、热、、电、磁等,并且能够根据外部环境的变化而自发的对自身的参数进行调整还原到预先设定状态的一种智能高分子材料。
形状记忆高分子( Shape Memory Polymer,简称 SMP) 材料具有可恢复形变量大、质轻价廉、易成型加工、电绝缘效果好等优点,从20世纪80年代以来赢得广泛关注和研究,并得到了快速发展,因其独特的性能和特点,使其这些年来在材料领域中扮演着重要的角色。
近40年来,科研工作者们相继开发出了多种形状记忆高分子材料,如聚乙烯、聚异戊二烯、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚氨酯等,它们被广泛应用于航空航天、生物医用、智能纺织、信息载体、自我修复等多个材料领域。
显示出了形状记忆高分子材料广泛的应用前景的地位。
2.形状记忆高分子材料的分类及应用根据响应方式的不同可以将形状记忆高分子分材料大致分为热致型、光致型、化学感应型、电致型等类型。
其中,热致感应型和光致感应型应用最为广泛。
2.1热致感应型热致SMP是一种通过施加电场或红外光照射等刺激促使其在室温以上变形,并能在室温固定形变且可长期存放,当再次升温至某一固定温度时,材料能够恢复到初始形状。
热致型SMP被广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽车及科学实验等领域,如医用器械、泡沫塑料、坐垫、光信息记录介质及报警器等。
作者简介:周成飞(1958-),男,研究员,主要从事高分子功能材料及其射线改性技术研究。
收稿日期:2021-03-08超分子聚合物是指利用氢键、金属配位、π-π堆积及离子效应等合成的聚合物。
非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注[1~3]。
而形状记忆聚合物就是能够在界刺激下从一种或多种临时形状转变为预定形状,有4种基本类型:热致、电致、光致和化学感应型,在医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域的应用[4~6]。
超分子聚合物和形状记忆聚合物的有效结合,就形成了超分子形状记忆聚合物这一新的研究方向。
本文主要就超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展作一介绍。
1 合成方法超分子形状记忆聚合物一般可包括氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物。
1.1 氢键作用利用氢键相互作用来制备超分子聚合物是超分子形状记忆聚合物的最重要方法。
Chen 等[7,8]曾以BINA 、HDI 和BDO 为原料合成了一系列含吡啶的超分子聚氨酯(PUPys )。
结果表明,在吡啶基元和氨基甲酸酯基团区域都存在不同的分子间氢键,并且,这种超分子聚氨酯具有良好的形状记忆效果,即有较高的形状固定度(>97%)和较高的形状恢复率(>91.7%)。
Chen 等[9]还用脲基嘧啶酮(UPy )二聚体合成了强四重氢键交联的聚乙烯醇(PVA )超分子网络。
研究发现,该材料表现出良好的热致和水致形状记忆性能,形状恢复率接近99%。
并且,在水和碱性溶液(pH 12)中或在低于120 ℃的温度下具有良好的稳定性。
另外,Kashif 等[10]还在3-氨基-1,2,4-三唑存在下,通过熔融共混两种半结晶马来酸酐化弹性体(马来酸酐化乙烯丙烯二烯橡胶和马来酸酐化聚乙烯辛烯弹性体)制备了形状记忆聚合物复合材料,在这两种弹性体之间形成超分子氢键相互作用。
结果表明,该共混物具有良好的形状记忆性能。
收稿日期:2004210214;修改稿收到日期:2004211228。
作者简介:姜敏,女,1972年生,湖北公安人,湖北工业大学高分子材料专业硕士研究生,主要研究领域为高分子材料、复合材料研究与开发。
综 述形状记忆聚合物研究现状与发展姜敏 彭少贤 郦华兴(湖北工业大学,武汉,430068) 摘要:讨论了形状记忆聚合物的类型和特点,综述了聚氨酯、交联聚乙烯、反式1,42聚异戊二烯等形状记忆聚合物的研究进展,分析了形状记忆聚合物的形状记忆机理及其应用,并提出了存在的问题。
关键词: 形状记忆 聚合物 机理 述评 自1960年美国海军试验室Bucher 等人首次发现镍钛合金中的形状记忆效应以来,形状记忆材料在世界范围内引起了广泛的关注,且其研究取得了巨大的进展。
所谓“形状记忆”是指具有初始形状的制品经形变固定之后,通过热能、光能、电能等物理因素以及酸碱度、相转变反应和螯合反应等化学因素为刺激手段的处理又可使其恢复初始形状的现象。
形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA ),形状记忆陶瓷(SMC )和形状记忆聚合物(SM P )[1]。
其中形状记忆合金,目前在基础研究和应用开发研究方面取得了巨大进展,并已在航空、航天、医学、工程及人们日常生活领域中得到了广泛的应用。
然而形状记忆聚合物在1984年才取得第一个专利,但由于其具有变形量大,赋形容易,形状响应温度便于调整,且还有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等特点,都是SMA 所无法比拟的,因而,SM P 以后来者居上的身份成为目前热门的功能材料之一。
1 SMP 的研究进展世界上第1种SM P 是法国的Cdf Chime 公司(即现在的Orkem 公司)于1984年开发的聚降冰片烯。
日本的杰昂( )公司购买这项制造专利后,在进一步的研究中发现了它的形状记忆功能[2]。
目前已工业化生产和实际应用,商品名为NORSO EX 。
近年来,SMP 在国外发展很快,尤其是日本,目前已有多家公司拥有工业化应用的固体粉末(或颗粒)SMP 生产技术。
形状记忆聚合物的研究及其应用第一章绪论形状记忆聚合物是一种具有记忆性能的高分子材料,其可以产生可逆变形行为,具有广泛的应用前景。
本文将介绍形状记忆聚合物的研究进展以及其在各领域中的应用。
第二章形状记忆聚合物的研究形状记忆聚合物是一种由特殊的聚合物基质构成的高分子材料。
它的形状可随着溶剂、温度、电场、光等外部条件的变化产生可逆性的变形。
因此,它拥有一定的智能性,被广泛应用于各个领域。
形状记忆聚合物的主要结构包括线性结构、交联结构、网络结构等,其中交联结构和网络结构更加适合形状记忆应用,因为它们具有更好的弹性和形变能力。
形状记忆聚合物的形状记忆效应是由聚合物链的编织结构和交联结构、结晶性、形态等在加热或冷却过程中的相变引起的。
在这个过程中,形状记忆聚合物中的链和交联点会进行可逆的位移和旋转,从而产生可逆的形变。
此外,形状记忆聚合物还具有形状记忆材料的其他特征,如自修复性能,自润滑性能等。
形状记忆聚合物的研究主要包括材料的合成、结构与性质的表征以及应用研究等。
近年来,科学家们通过改变聚合物材料的交联结构、晶态结构以及形态结构等方面的调控,成功地提高了形状记忆聚合物的响应速度、形变能力、热稳定性等性能,发展了一系列新的高性能形状记忆聚合物。
第三章形状记忆聚合物的应用形状记忆聚合物具有卓越的应用前景,广泛应用于医学、航天航空、建筑等领域。
3.1 医学领域在医学领域中,形状记忆聚合物可以应用于生物修复和医疗器械等方面。
例如,可以将形状记忆聚合物作为缝合线,将其置放在组织器官中,随着体内温度的变化而进行形态修复和固定。
此外,可以将形状记忆聚合物应用于医疗器械的制造,如形状记忆聚合物支架、人工骨等材料,具有优异的生物相容性和形变能力。
3.2 航天航空领域形状记忆聚合物可以应用于航天航空领域的机构调整、形状变化等方面。
例如,可以将形状记忆聚合物用于飞机机身的气动调整装置、发动机变形处理手段等工程中。
3.3 建筑领域形状记忆聚合物可以应用于建筑领域中的防震减灾、隔音降噪等方面。
生物医用材料的研究现状与发展趋势是什么?生物医用材料是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料,其应用不仅挽救了数以千万计危重病人的生命,而且降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病的死亡率,在提高患者生命质量和健康水平、降低医疗成本方面发挥了重要作用。
伴随着临床的成功应用,生物医用材料及其制品产业已经形成,它不但是整个医疗器械产业的基础,而且是世界经济中最有生机的朝阳产业。
随着社会经济的发展,生活水平的提高,以及人口老龄化、新技术的注入,生物医用材料产业以高于20%的年增长率持续增长,正在成长为世界经济的支柱性产业。
发展生物医用材料科学与产业不仅是社会、经济发展的迫切需求,而且对国防事业以及国家安全也具有重要意义。
正如美国21世纪陆军战略技术报告中指出的,生物技术如战场快速急救、止血、创伤、手术机器人等技术,是未来30年增强战斗力最有希望的技术。
而生物医用材料,则是生物技术的重要组成部分。
作为一个人口大国,我国对生物医用材料和制品有巨大的需求,市场年增长率已高达30%以上。
多年来在国家相关科技计划支持下,我国生物医用材料的研究得到了快速发展,但与国际领先水平差距较大,占世界市场份额不到3%,生物医用高技术产品仍基本依靠进口,已成为导致我国医疗费用大幅度增加的重要原因之一。
生物医用材料科学的显著特点是多学科交叉,包括材料学、化学(特别是高分子化学与物理学)、生物学、医学/临床医学、药学及工程学等10余个学科。
因此,生物医用材料种类较多、应用范围广,是典型的小品种、多批量。
故本文简要概述生物医用材料的研究及应用现状与发展趋势。
生物医用材料的分类较多,可以从材料特性、使用范围等不同角度进行分类,本文从材料研究角度进行分类,主要包括高分子材料(含聚合物基复合材料)、金属、陶瓷(包括碳、陶瓷和玻璃)、天然材料(包括动植物材料)。
一、高分子材料1.高分子材料种类由于人体绝大部分组织与器官都是由高分子化合物构成,因此高分子材料在生物医学上具有独特的功效和重要的作用,是临床上应用最广的一类生物材料。
生物制药与研究2019·03190Chenmical Intermediate当代化工研究生物医用形状记忆聚合物前沿进展*赵姝宁(杭州市萧山区第三高级中学 浙江 311201)摘要:目前临床上使用的非动态的一些聚合物已无法满足组织修复或疾病治疗的需求,而人体内的生物环境是不停变化的,因此,形状记忆聚合物是一种适合应用于此领域,并能满足动态响应的需求的材料。
形状记忆聚合物不仅生物相容性好,而且可降解,更重要的是,可在外界环境的刺激下回到开始的记忆形状。
但是目前,近几年关于生物医学形状记忆聚合物的综述性论文很少,因此,本文将要大量调研近几年相关文献的基础上,从前沿背景、技术的最新进展、总结与展望三个方面来完成论述,目的是为刚进入该领域的研究者们提供参考。
关键词:形状记忆;聚合物;可降解;生物医用;前沿进展中图分类号:Q 文献标识码:AAdvances in Biomedical Shape Memory PolymersZhao Shu ′ning(No.3 Senior Middle School of Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang, 311201)Abstract :At present, some non-dynamic polymers used in clinic can no longer meet the needs of tissue repair or disease treatment, while thebiological environment in human body is constantly changing. Therefore, shape memory polymer is a material suitable for application in this field and can meet the needs of dynamic response. Shape memory polymers not only have good biocompatibility, but also can be degraded. More importantly, they can return to the original shape memory under the stimulation of the external environment. At present, however, there are few comprehensive papers on biomedical shape memory polymers in recent years. Therefore, based on a large number of relevant documents in recent years, this paper will complete the discussion from three aspects of the frontier background, the latest progress of technology, summary and prospect, aiming to provide reference for researchers who have just entered this field.Key words :shape memory ;polymer ;degradable ;biomedical ;frontier development1.前言(1)形状记忆聚合物的概念形状记忆聚合物是指具有形状记忆效应,在外部激励下,能够实现大变形回复的一类高分子聚合物材料,具有变形能力强、密度低、易加工等特点,并具有良好的生物相容性,被逐渐应用于生物医学领域。
(2)形状记忆聚合物的过程形状记忆聚合物已有双向形状记忆的机理,可以按照预定的设计而维持一个可逆向,并随后在刺激时恢复到其固定相。
以热驱动形状记忆聚合物为例,其形状记忆过程将逐次经历高温变形、恒应变降温、低温卸载和升温回复。
1.heating2.stress induced deformation3.cooling under stress4.stress removal5.recover upon heatingnext cycle图1 形状记忆聚合物的形变过程(3)玻璃化转变温度形状记忆聚合物之所以可以进行形状记忆变形,是因为其可以通过玻璃化转变进行高弹态和玻璃态之间的转变。
非晶态高分子材料在玻璃态转变到高弹态时需要的温度为玻璃化转变温度。
以玻璃化温度为界,高分子聚合物呈现不同的物理性质。
非晶态高分子在玻璃化温度下链段开始移动,表现出高粘流性质,温度再升高,表现出粘流性质,从而实现状态的变化。
2.形状记忆聚合物在生物相容性和生物医学应用方面的最新进展形状记忆聚合物理论上只要有硬段和软段同时存在,就能进行形状记忆变形,但是目前开发的聚合物种类较少,主要是聚氨酯和聚乳酸等。
多数文献主要研究的是形状记忆聚合物的生物相容性和生物医学应用。
传统骨折治疗方法难以调控石膏绷带固定的松紧度,易引起一系列不良症状,因此来自哈尔滨工业大学的孙梅等人欲利用形状记忆聚合物的主动变形功能和良好的生物相容性提供一种骨折外固定器件。
她们的实验过程是:对形状记忆聚合物的力学性能进行表征,得到相关材料参数,并进行了对其热力学行为和形状记忆过程的模拟,不仅设计了螺旋体结构而且测试了螺旋体和人体相关组织的应变力位移。
通过上述实验她们得到的结论是:形状记忆聚合物不但具有良好的生物相容性,还具有良好的抗疲劳性能(如图2所示)。
这种形状记忆聚合物作为骨折固定器,可以通过主动变形实现松紧可调。
这种形状记忆聚合物的螺旋体结构强度和结构刚度均满足使用要求并且在骨折断端处表现稳定。
为了验证形状记忆聚合骨折固定装置的主动变形功能的应用,来自哈尔滨工业大学的赵伟等人对玻璃化转变温度为66.85摄氏度的形状记忆聚合物进行了研究。
他们的实验过程是:先分析表征了形状记忆聚合物的力学性能,得到材料参数,并建立粘弹性方程,再研究其形状记忆行为,验证理论模型的有效性,最后通过测试缩比模型的拉升抗弯能力,研究其固定效果和自适应特征。
通过上述实验他们得到生物制药与研究2019·03191Chenmical Intermediate当代化工研究的结论是:该形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为66.85摄氏度,为人体能够接受的温度;在经过40次循环加载、卸载后,材料应力趋于稳定,经过3600s的保载,最终的变形都符合要求;在高温环境下,形状记忆聚合物的仿真结果与预期结果存在一定差异,但曲线变化趋势基本一致,证明了本构方程的有效性;形状记忆聚合物的自适应骨骼固定装置和骨定板装置在固定过程中具有足够的支撑力且拆卸方便。
故形状记忆聚合物制成的自适应骨骼固定装置和骨定版装置的应用从理论、实验角度均合理且可行。
载荷/N3028262422201816141020载荷次数304050图2 该形状记忆聚合物的疲劳曲线SMPU是一种性能优异的高分子,有回复温度广、力学性能好等优点,但目前再可逆结晶对记忆响应的方面研究甚少。
因此来自太原理工的田春艳等人系统研究了不同软段分子量的SMPU的形状记忆性能的区别,在此基础上她又加入了一些可以提高形状固定率和回复率的石墨烯,同时还研究了不同等温退火时间、温度及不同石墨烯含量下、形状固定率和形状回复率的变化。
同时通过将大鼠心肌细胞和宫颈癌细胞置于SMPU薄膜上培养来研究SMPU的生物相容性。
通过上述实验她们得到的结论是:软段分子的增加使结晶度提高,使得形状趋于规整,形状回复率也提高,最大拉伸强度为4000;在等温结晶温度不超过28摄氏度时,总结晶度最大为31.1%,形状固定率和回复率分别达到96.5%和97%,在28摄氏度以下,呈线性增长关系;石墨烯的加入可以提高SMPU的形状固定率和形状回复率;小鼠心肌细胞和宫颈癌细胞在各种软段分子量的SMPU上均无毒性,可黏附于该薄膜生长,故SMPU的生物相容性较好。
电纺纳米纤维支架具有高度仿生天然细胞外基质(ECM)的结构和可为细胞提供理想的生存微环境的良好性能,但目前对于用SMPs结合电纺丝技术制备具有纳米纤维结构的支架并将其应用于骨缺损治疗的研究甚少。
聚乳酸一聚三甲基碳酸酯是一种新型的形状记忆高分子,来自东华大学的包敏等人欲通过电纺丝技术将这种高分子制成具有纳米纤维结构的SMP电纺丝膜,并评估其成骨能力。
她们制备了SMP电纺丝膜后,先对其进行了形状记忆测试,并研究成骨细胞在该电纺丝膜上的增值情况。
随后她们又在PLMC纳米纤维中引入羟基磷灰石来制备PLMC/Hap复合纳米纤维支架,并评估此次试验对纳米纤维支架的形状记忆效应及成骨性能的影响。
通过实验她们得出的结论有:SMP电纺丝膜的形状固定率和形状回复率高,且成骨细胞在该SMP电纺丝膜的增值情况良好;羟基磷灰石的引入使PLMC纳米纤维支架的形状回复率增加,并促进成骨细胞在该材料上的适应能力;采用超声能使载药支架在进行形状记忆恢复的同时具有控制释放药物的能力。
为了对形状记忆聚合物的应用做进一步的拓展并为干细胞分化及新型组织工程支架的设计提供一些理论上的依据,来自西南交大的龚韬等人以聚己内酯为基体进行了一系列的研究。
他们的实验过程是:通过静电纺丝等技术制备能应用于人体的具有形状记忆性能的纳米纤维以及设计各类微图形结构并进行细胞学评价和动物体内实验;随后他们制备了利用在交变磁场内具有较好形状回复率的交联聚己内酯与多壁碳纳米管制成的的复合电纺纳米纤维,并对该材料及其降解物进行了细胞实验评价;他们还运用传统复合乳液技术制备了一种能够在不同的温度下可逆回复的微米颗粒,并用热压法制备能够在体温附近产生可控回复的微图形结构,最后通过构建动态可调的微沟槽结构来控制干细胞的分化。
通过实验他们得到的结论有:通过静电纺丝的方式得到的以c-PCL 作为基体的磁致型形状记忆复合纳米纤维具有良好的形状固定率和回复率,且生物相容性较好;用6A PEG作为引物、未 交联PCL段在交联结构中占20%到30%的微米微粒具有无毒性,可作为药物载体使用;当细胞生长在用c-6A PEG-PCL作 为基体的动态几何微图形上时,其基底可提供动态力的作用,促进成骨能力。
3.总结与展望全文从前言背景、技术的最新进展来阐述生物医用形状记忆聚合物,在前言背景部分,本文主要介绍了形状记忆聚合物的概念和响应过程以及目前应用在生物医学方面的形状记忆聚合物的种类,在技术的最新进展部分,本文主要介绍了形状记忆聚合物在生物相容性和生物医学应用方面的最新进展。