基于PLGA的支架如何推进组织工程

组织工程是一个快速发展的领域，旨在为治疗应用创造功能性活组织和器官。但这究竟是怎么回事呢?答案在于使用基于 PLGA 的脚手架。

在本文中，我们将探讨基于 PLGA 的支架在组织工程中的优势以及它们如何彻底改变该领域。从骨再生到皮肤组织修复，这项技术的潜在应用是广泛而令人兴奋的。让我们深入了解细节，看看基于 PLGA 的支架如何推动医学的未来。

基于 PLGA 的支架：制造和表征

组织工程的关键步骤之一是制造和表征可以支持细胞生长和组织再生的支架。支架是三维结构，为细胞附着、增殖和分化成功能性组织和器官提供物理和化学线索。支架应具有某些性能，例如生物降解性、生物相容性、孔隙率、机械强度、表面性能等，具体取决于感兴趣的特定组织或器官。

PLGA是组织工程支架的合适材料，因为它具有许多理想的特性，例如：

生物降解性：PLGA可以通过水解成乳酸和乙醇酸而降解，乳酸和乙醇酸是可以被人体消除的天然代谢物。PLGA的降解速率可以通过改变聚合物的共聚物比例、分子量和结晶度来控制。

生物相容性：PLGA已被FDA批准用于各种临床用途，并且在体内显示出最小的毒性和炎症。PLGA的生物相容性可以通过用生物活性分子或涂层修饰其表面来进一步提高。

可调性：PLGA可以使用不同的技术制造，以创建具有不同形状，尺寸，结构和属性的脚手架。PLGA的可调性允许为不同的组织和器官定制支架。

如何使用不同技术制造基于 PLGA 的支架的一些示例是：

致孔剂浸出：该技术涉及将PLGA与致孔剂材料(如盐，糖或明胶)混合，然后通过溶解或熔化来去除致孔剂材料。这会产生一个具有相互连接的孔的多孔支架，允许细胞渗透和营养交换。

气体发泡：该技术涉及将PLGA暴露于高压气体(如CO2或N2)，然后快速释放气体。这会产生一个具有封闭孔隙的多孔支架，可以通过进一步加工(例如溶剂交换或冷冻干燥)打开。

相分离：该技术涉及将PLGA溶解在溶剂中，例如二氯甲烷或丙酮，然后添加非溶剂，例如水或乙醇。这在富含聚合物的相和贫聚合物的相之间产生了相分离，可以通过冷却或蒸发来固化。这会产生具有纤维或海绵状结构的多孔支架，可以通过改变聚合物浓度、溶剂比例和温度来控制。

静电纺丝：该技术涉及将高压电场施加到聚合物溶液或熔体上，例如溶解在氯仿或六氟异丙醇中的PLGA。这会产生一股聚合物射流，该射流被拉伸并收集在接地的收集器上。这创造了一个带有纳米纤维的多孔支架，模仿各种组织和器官的天然细胞外基质。

制造后，可以使用不同的方法来表征基于PLGA的支架，以评估其物理，化学和生物学特性。如何使用不同方法表征基于 PLGA 的支架的一些示例包括：

扫描电子显微镜(SEM)：该方法涉及扫描支架表面上的聚焦电子束并检测支架发射的二次电子。这创建了支架表面形态和形貌的图像，可以揭示其孔径、孔隙率、纤维直径等。

显微计算机断层扫描(μCT)：这种方法涉及扫描支架上的X射线束并检测支架对X射线的衰减。这创建了支架内部结构和结构的图像，可以揭示其孔径分布、孔连通性、孔隙率等。

机械测试：这种方法涉及对脚手架施加力或变形并测量其响应。这可以揭示其力学性能，如刚度、强度、弹性等，从而影响其在体内的稳定性和功能。

表面表征：该方法涉及使用各种技术分析支架的表面化学和性能，例如接触角测量、傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、X 射线光电子能谱 (XPS) 等。这可以揭示其表面亲水性/疏水性、官能团、涂层等，从而影响其细胞粘附性和生物相容性。

基于PLGA的支架的制造和表征是组织工程中的重要步骤，因为它们决定了支架对不同组织和器官的适用性和性能。通过使用不同的技术和方法，可以定制基于PLGA的支架，以满足每个组织和器官的特定要求和挑战。

基于 PLGA 的支架：示例和应用

组织工程的主要应用是使用支架来支持不同组织和器官的细胞生长和组织再生。支架应为细胞附着、增殖和分化为功能性组织和器官提供合适的微环境。支架还应与天然组织和器官的形状、结构和功能相匹配。

基于PLGA的支架可用于不同的组织和器官，因为它们具有许多优点，例如：

多功能性：基于 PLGA 的脚手架可以使用不同的技术制造，以创建具有不同形状、尺寸、架构和属性的脚手架。基于PLGA的脚手架也可以修改或与其他材料或因素结合使用，以增强其性能和功能。

生物降解性：基于PLGA的支架可以通过水解成乳酸和乙醇酸而降解，乳酸和乙醇酸是可以被人体消除的天然代谢物。PLGA基支架的降解速率可以通过改变聚合物的共聚物比例、分子量和结晶度来控制。基于PLGA的支架的降解产物也可以作为酸性微环境，刺激细胞生长和组织再生。

生物相容性：基于PLGA的支架已被FDA批准用于各种临床用途，并且在体内显示出最小的毒性和炎症。基于PLGA的支架的生物相容性可以通过用生物活性分子或涂层修饰其表面来进一步提高。

基于PLGA的支架如何用于不同组织和器官的一些示例包括：

骨骼：骨骼是一种坚硬而坚硬的组织，支撑身体结构并保护重要器官。骨组织工程旨在创造新的骨组织或修复由疾病、损伤或衰老引起的骨缺损。基于PLGA的支架可用于骨组织工程，因为它们可以为骨细胞提供机械支持和骨传导线索。基于PLGA的支架也可以改性或与其他材料或因子结合以增强其成骨潜力，例如磷酸钙，羟基磷灰石，胶原蛋白，骨形态发生蛋白等。

软骨：软骨是一种柔软而有弹性的组织，覆盖骨骼的末端，为关节提供缓冲和润滑。软骨组织工程旨在创造新的软骨组织或修复由疾病、损伤或衰老引起的软骨缺陷。基于PLGA的支架可用于软骨组织工程，因为它们可以为软骨细胞提供物理支持和软骨传导线索。PLGA基支架也可以改性或与其他材料或因子结合以增强其软骨潜力，例如明胶，透明质酸，硫酸软骨素，转化生长因子β等。

皮肤：皮肤是一种复杂的多功能组织，覆盖身体表面并提供保护、感觉和体温调节。皮肤组织工程旨在创造新的皮肤组织或修复由疾病，伤害或衰老引起的皮肤缺陷。基于PLGA的支架可用于皮肤组织工程，因为它们可以为皮肤细胞提供结构支持和生物相容性线索。基于PLGA的支架也可以改性或与其他材料或因子结合，以增强其表皮和真皮潜力，例如角质形成细胞，成纤维细胞，胶原蛋白，弹性蛋白，生长因子等。

神经：神经是一种特殊的组织，在大脑和身体其他部位之间传递电信号。神经组织工程旨在创造新的神经组织或修复由疾病，损伤或衰老引起的神经缺陷。基于PLGA的支架可用于神经组织工程，因为它们可以为神经细胞提供物理指导和神经传导线索。基于PLGA的支架也可以与其他材料或因子进行修饰或结合以增强其神经源性潜力，例如神经生长因子，脑源性神经营养因子，雪旺细胞等。

这些只是基于PLGA的支架如何用于不同组织和器官的一些例子。使用基于 PLGA 的支架进行组织工程还有更多的可能性和机会。通过使用基于PLGA的支架，我们有望创造新的组织和器官，可以恢复或增强自然组织和器官的功能。

结论

基于PLGA的支架通过为细胞生长和组织再生提供合适的平台来推进组织工程。PLGA是一种可生物降解和生物相容的聚合物，可以制造，表征，改性和组合，为不同的组织和器官制造支架。基于 PLGA 的支架可以为患者、研究人员和开发人员带来许多好处，例如改善健康状况、增加知识和降低成本。

然而，使用基于PLGA的支架也带来了一些挑战，例如技术困难，生物不确定性和伦理问题。使用基于 PLGA 的支架需要仔细考虑和评估每个组织工程应用的优势和挑战。使用基于 PLGA 的支架还需要参与组织工程或受组织工程影响的利益相关者之间的协作和沟通。