复旦丁建东教授团队 ACS AMI：一种可显影的可降解聚合物基复合材料

2022-06-16 来源：高分子科技

可显影的可生物降解原材料对于介入治疗等领域的医疗器械十分重要，这个问题对于聚合物基材料尤为突出。制备方法分为化学合成法和物理共混法两大类。物理共混法因为制备过程简单、成本低、相对易于被药监局批准，但是也面临一些基础科学问题，如图1所示。

目前的研究多集中于将可降解聚合物和可显影的无机盐（如硫酸钡、四氧化三铁等）共混，其中一款混有24%硫酸钡的PLA胰腺支架甚至进入了I期人体临床试验。丁建东团队经分析认为，想要制备用于其他部位（比如说心血管）的可显影可降解聚合物，将可降解聚合物和含碘造影剂共混是一个更好的选择。

图1. 制备用于临床植入物的可显影可降解聚合物的思路

近期，复旦大学高分子科学系丁建东教授团队通过将两种FDA批准广泛用于临床的材料??亲水性小分子造影剂碘海醇（iohexol, IHX）和疏水性可降解聚酯聚乳酸 (poly(L-lactic acid), PLLA, 或简称PLA)共混，制备了一种可显影可降解聚合物基复合材料。

体外显影效果（图2）显示，可显影可降解聚合物基复合材料的显影效果随IHX含量升高而升高。厚度为1mm、IHX含量为40%的PLA在9 cm厚的组织下依然清晰可辨。

图2. 可显影可降解聚合物基复合材料的体外显影性能

等温结晶（图3）显示碘海醇的加入可以显著提高聚乳酸基体的结晶速度，增大结晶密度的同时使得晶体尺寸变小。Hank’s溶液中长达6个月的体外降解表明可显影可降解聚合物的分子量降低速度显著低于纯的聚乳酸，这是由于结晶度的提高造成的。

图3. 有无碘海醇时PLA的等温结晶性能

由于碘海醇的加入会显著降低材料的力学强度，为此作者尝试引入另一种FDA批准的聚合物?聚乙烯吡咯烷酮（PVP）?来调控聚合物的力学性能。PVP的加入可以显著提高拉伸强度和断裂伸长率，虽然弹性模量会有所下降（图4）。作者提出了该三组分共混物的“核-壳”模型来解释PVP对于力学强度的调控。溶血实验、体外细胞毒性、大鼠皮下植入后6个月的组织切片表明该三组分材料的生物相容性良好。

图4. PVP对可显影可降解聚合物的调控作用

最后，作者将该可显影可降解聚合物基复合材料制备成用于治疗先天性心脏病的可降解聚合物房间隔缺损封堵器的栓头，并将其放于巴马猪胸腔内。如图5所示，该栓头可以清楚地在临床上常用的数字减影血管造影技术中得到追踪。

图5. 可显影可降解聚合物的动物实验显影效果

这些研究为临床上可显影可降解材料的制备和选择提供了新的思路，以“A Facile Composite Strategy to Prepare a Biodegradable Polymer Based Radiopaque Raw Material for ‘Visualizable’ Biomedical Implants”为题发表（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14, 24197-24212）。论文第一作者是复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室博士生汪群松，其导师、该国重主任丁建东教授为通讯作者。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c05184

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（责任编辑：xu）

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