国产在线观看12_中文无码在线电影_国产成人拍精品视频午夜网站_日韩在线看片中文字幕不卡_色综合啪啪_午夜精品无码一区二区三区_欧美日韩一道本_日韩精品一区二区三区免费视频_国产成人网站在线观看_国产97在线看

技術(shù)文章

Technical articles

當(dāng)前位置：首頁(yè)技術(shù)文章中大王山峰：PμSL打印新型聚酯生物彈性體以提供組織修復(fù)新策略和新機(jī)制

中大王山峰：PμSL打印新型聚酯生物彈性體以提供組織修復(fù)新策略和新機(jī)制

更新時(shí)間：2024-01-29點(diǎn)擊次數(shù)：1139
面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)具有高分辨率重要性、可成型復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)及優(yōu)異表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)開展試點。盡管PµSL技術(shù)在打印精度和速度方面占優(yōu)勢(shì)不斷進步，但要使用具有適宜粘度的可降解樹脂制造出含有三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的彈性體保供，仍具有挑戰(zhàn)性高效節能。中山大學(xué)王山峰教授課題組先前開發(fā)了一系列可光固化聚酯如聚己內(nèi)酯（PCL）丙烯酸酯影響力範圍、PCL富馬酸酯和聚富馬酸丙二醇酯-co-聚己內(nèi)酯共聚物（PPF-co-PCL）大局，并將其制成三維結(jié)構(gòu)。然而不合理波動，由于較高的結(jié)晶度和交聯(lián)密度宣講手段，上述材料中用作生物彈性體上將受限。聚三亞甲基碳酸酯（PTMC）是一種室溫下無(wú)定形聚合物積極拓展新的領域，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）較低配套設備，極限Tg約-17℃，將對(duì)新型生物材料用于組織修復(fù)的設(shè)計(jì)策略提供重要思路相對開放。



近日推進高水平，中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王山峰教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將PTMC與富馬酰氯經(jīng)一步縮聚反應(yīng)制備了一種新型的可光固化聚合物：聚三亞甲基碳酸酯富馬酸酯（PTMCF）。PTMCF可用模具法或PμSL技術(shù)制備具有不同模量的可生物降解彈性體二維基底和三維支架拓展應用。PTMCF網(wǎng)絡(luò)具有簡(jiǎn)易合成生產創效、透明、可打印性管理、可生物降解性優化上下、優(yōu)異的拉伸模量和斷裂伸長(zhǎng)率等特點(diǎn)，總體上優(yōu)于大多數(shù)已報(bào)道的彈性體模樣。此外生產體系，將模量與其它因素包括表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)解耦后，PTMCF可被用于研究單因素變量模量對(duì)體外人源間充質(zhì)干細(xì)胞行為以及體內(nèi)軟硬組織再生的影響很重要。相關(guān)成果以“Opposite Mechanical Preference of Bone/Nerve Regeneration in 3D-printed Bioelastomeric Scaffolds/Conduits Consistently Correlated with YAP-Mediated Stem Cell Osteo/Neuro-genesis"為題發(fā)表在《Advanced Healthcare Materials》上參與水平。文章第一作者為中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)博士畢業(yè)生成肖鵬，主通訊作者為其導(dǎo)師王山峰教授服務效率。該研究得到中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金（51973242和81602205）和中山大學(xué)“百人計(jì)劃"啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持明確相關要求。

本工作通過(guò)二甘醇的雙羥基引發(fā)TMC單體開環(huán)聚合制備了目標(biāo)分子量分別為500 g/mol、1000 g/mol和2000g/mol的線性PTMC統籌發展，隨后在縛酸劑碳酸鉀的存在下與富馬酰氯進(jìn)行縮合反應(yīng)深化涉外，合成了無(wú)色的線性PTMCF0.5k、1k和2k生產製造。同一聚合物的零剪切粘度（η0）隨溫度升高而降低開展試點，而η0隨PTMCF分子量增加而增加。PTMCF中較高密度的碳碳雙鍵可以保證打印的流暢性共同。打印流程圖以及樹脂配方如圖1a所示推進一步，由于PTMCF0.5k的超低粘度，其樹脂中的聚合物成分可高達(dá)90%簡單化。這一數(shù)值要顯著高于現(xiàn)有的許多樹脂力度，如聚富馬酸丙二醇酯/富馬酸二乙酯（50%），聚癸二酸甘油酯丙烯酸酯/二甲基亞砜（60%）此外，除了添加稀釋劑業務指導，采用熱輔助立體光刻技術(shù)改進措施，即打印時(shí)升溫可以實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑打印。在這里長足發展，PTMCF0.5k可在40~45℃下進(jìn)行打印今年，該打印溫度也顯著低于文獻(xiàn)中的PTMC三甲基丙烯酸酯（60℃）和P(LLA-co-CL)甲基丙烯酸酯（80℃）。PTMCF0.5k和2k的打印工作曲線如圖1b所示結構不合理，20 μm層厚的臨界固化能量Ec分別為58和90 mJ/cm2動手能力。為了確保層與層間的連接性以及打印結(jié)構(gòu)的完整性，由于PTMCF0.5k和2k交聯(lián)后均具有相對(duì)較低的模量意見征詢，這里作者選用較高的能量來(lái)固化PTMCF0.5k和2k樹脂（290和450 mJ/cm2引領，Ec對(duì)應(yīng)的Cd分別為110 μm和165 μm）。


 


圖片
圖1. （a）PµSL技術(shù)的打印示意圖以及流程圖示範；（b）兩種PTMCF樹脂的打印工作曲線應用前景。

團(tuán)隊(duì)優(yōu)化聚合物樹脂配方以及打印參數(shù)后采用摩方精密nanoArch® S140（精度：10 μm）打印了高分辨率的三維gyroid結(jié)構(gòu)、單通道神經(jīng)導(dǎo)管和血管網(wǎng)絡(luò)（圖2a）運行好。PTMCF0.5k和2k gyroid支架的壓縮模量分別為580 ± 90和85 ± 13 kPa（圖2b）首次。PTMCF0.5k和2k神經(jīng)導(dǎo)管的法向剛度分別為8.5 ± 1.4和1.6 ± 0.3 N/mm（圖2c）。其中部署安排，PTMCF2k神經(jīng)導(dǎo)管設(shè)計(jì)內(nèi)外徑和實(shí)際內(nèi)外徑分別為1.20 mm搖籃、2.00 mm和1.10 ± 0.06 mm、1.94 ± 0.03 mm推廣開來。導(dǎo)管的彈性及抗撕裂性對(duì)體內(nèi)植入時(shí)以及植入后損傷區(qū)域受到的彎曲推動、動(dòng)態(tài)擠壓以及拉伸變形至關(guān)重要。PTMCF神經(jīng)導(dǎo)管具有較高的柔韌性資源配置，可以抵抗彎曲信息、扭轉(zhuǎn)等變形而不被破壞且可回復(fù)至最初形狀（圖2d），因此使其比先前研究的壓縮模量為470 MPa的硬PEG導(dǎo)管更容易在外科手術(shù)中縫合大力發展，并且PTMCF的模量與天然神經(jīng)類似（450 kPa）豐富內涵，顯著優(yōu)于目前常用于周圍神經(jīng)修復(fù)的可降解聚合物，其中包括PGS甲基丙烯酸酯（壓縮模量3.2 MPa）產能提升、PCL（拉伸模量（E）: 400 MPa）適應性、聚乳酸（E: 680 MPa）和聚-3-羥基丁酸酯（E: 1160 MPa）。此外充分發揮，熱塑性聚合物如PCL制備的生物可吸收支架在植入前受到約束變形時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力松弛甚至變形發展成就，而熱固性PTMCF交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在這方面要顯著優(yōu)于熱塑性聚合物。綜上所述：采用PTMC作為前驅(qū)體可以同時(shí)獲得具有低模量重要方式、優(yōu)異彈性可回復(fù)性以及可打印性的PTMCF網(wǎng)絡(luò)開展面對面。




圖片
圖2.（a）Gyroid支架、單通道神經(jīng)導(dǎo)管和血管網(wǎng)絡(luò)支架（從左至右）模型圖以及相應(yīng)的實(shí)物SEM圖。（b）PTMCF2k神經(jīng)導(dǎo)管的柔韌性展示自動化。（c）PTMCF0.5k和2k的gyroid支架的壓應(yīng)力應(yīng)變曲線，（d）神經(jīng)導(dǎo)管徑向壓縮力-位移曲線高品質。




三種PTMCF的基底具有相似的表面形貌不折不扣、水接觸角和蛋白吸附能力，但其模量會(huì)隨著交聯(lián)密度的增加而增加資源優勢。因此高效利用，基于PTMCFs的基底和支架可用作研究模量對(duì)干細(xì)胞行為響應(yīng)和體內(nèi)軟硬組織再生的優(yōu)異平臺(tái)。結(jié)果表明：在E為90-990 kPa范圍內(nèi)估算，hMSCs細(xì)胞粘附講理論、鋪展和增殖與模量呈正相關(guān)；而hMSCs成骨或神經(jīng)元分化分別在990 kPa和90 kPa基底上會(huì)得到增強(qiáng)不要畏懼，模量通過(guò)介導(dǎo)YAP轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控粘著斑蛋白形成以及后續(xù)的細(xì)胞行為服務為一體。當(dāng)支架壓縮模量處于85-580 kPa范圍內(nèi)，大鼠股骨髁修復(fù)與支架模量呈正相關(guān)逐漸顯現；而其周圍神經(jīng)修復(fù)與支架模量呈負(fù)相關(guān)（圖3）全會精神。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)得到的模量介導(dǎo)周圍神經(jīng)修復(fù)潛在機(jī)制：適宜的模量可促進(jìn)細(xì)胞整合素表達(dá)，激活FAK磷酸化并進(jìn)一步活化Rho家族蛋白拓展基地，從而激活下游蛋白以形成Arp2/3復(fù)合物集中展示，促進(jìn)肌動(dòng)蛋白成核與聚合，并形成絲狀偽足體系流動性、微突起和板狀偽足探索創新，促進(jìn)神經(jīng)元生長(zhǎng)并進(jìn)一步修復(fù)周圍神經(jīng)。本論文不僅提供了一種優(yōu)異的可3D打印生物彈性體的光固化樹脂實現了超越，而且提出了不同基底模量的范圍是決定干細(xì)胞命運(yùn)以及進(jìn)一步硬/軟組織再生的關(guān)鍵因素之一新產品，并揭示了其潛在作用的機(jī)制。
 
圖片
圖3. 大鼠（a）股骨缺損與（b）坐骨神經(jīng)損傷造模與修復(fù)時(shí)間點(diǎn)及表征手段示意圖橋梁作用。（c）Gyroid支架模量對(duì)大鼠股骨髁修復(fù)的影響推進高水平。（d）3D打印神經(jīng)導(dǎo)管的模量對(duì)大鼠周圍神經(jīng)再生的影響。