组织工程细胞支架的超临界流体制备工艺的研究进展.pdfVIP

组织工程细胞支架的超临界流体制备工艺研究进展 丁兆红 刘学武 李志义 (大连理工大学流体与粉体工程研究设计所，辽宁大连，116012) ● 【摘 要】 理想的细胞支架应具有一定的生物降解速度、良好的细胞亲和性、特定的三维多孔结构， 而这些物理性能与其制备工艺密切相关。相对于其他传统制备方法，超临界流体制备技术 更具优势。本文对国内外有关利用超临界流体技术制备细胞支架的原理与研究进展进行了 较为详细的介绍与评述，并对今后的研究重点进行了展望。 【关键词】 组织工程；细胞支架；超临界流体；制备工艺 有机溶剂，要对其进行脱除，使残留有机溶剂达到临床 0 引言 应用可接受的范围一直是个难题；有些工艺涉及高温， 不利于制备过程中生物活性物质的引入；有些工艺形成 组织工程是指利用生命科学与工程学的原理及方 的孔隙率低，孔与孔之间相互贯通差；有些工艺无法实 法，设计、组建、维护人体细胞和组织的生长，以修复 现对孔径的控制，孔结构及其强度较差；有些工艺复 受损伤的组织或器官的功能，其核心是建立细胞与生物 杂，完成一个制备过程需很长时间(例如浇铸／粒子沥 支架复合体，这是对培养细胞的黏附、分化、增殖、组 滤工艺需要7天)等。 织形成起重要作用的细胞外基质n]。近年来，随着细胞 生物学、分子生物学及生物材料学研究的突飞猛进，组 2细胞支架的超临界流体制备工艺 织工程作为一门新兴的交叉学科在其研究和应用方面取 得了很大进展[2]。但是，组织工程研究中还存在诸多困 超临界流体作为一种特殊溶剂，具有非常独特的性 难，其中理想的细胞支架材料的选择与制备，是组织工 能。例如，其密度为气体的数百倍，接近于液体，具有 程研究中急需解决的难点和热点问题[3~5]。 很强的溶解能力，特别是能与几乎所有的有机溶剂完全 理想的组织工程细胞支架，应具备如下性能卟]：与 互溶；其黏度与气体相当，扩散系数比液体大数百倍， 人体组织有良好的相容性；降解速度与组织修复速度相 接近于气体，因而溶解在超临界流体中的物质扩散非常 匹配，降解产物安全、无毒；具有良好的细胞亲和性； 容易，渗透能力很强；它还是一种极强的塑性剂口“， 具有足够强度以承受缺损部位的机械负荷；具有孔隙率 能使聚合物发生溶胀，显著降低其玻璃化转变温 高、孔径可调、且孔与孔之间相互贯通的三维多孔结构 度n1’”]。在临界点附近，超临界流体的密度随温度、特 等。细胞支架的这些物理性能与其制备工艺密切相关， 别是压力的变化很大(因而其溶解能力随温度、特别是 为了能够制备出适合临床需求的理想细胞支架，本文在 压力变化很大)，可达数百甚至数千倍。超临界流体这 查阅大量文献的基础上，从聚合物细胞支架材料这一角 些独特的溶解、塑性化、扩散性能，以及这些性能的可 度，对更具优势的超临界流体制备技术进行较为全面的 调性，为先进的工艺过程开发提供了一条有效途径口“。 归纳与分析，明确了亟待研究的主要问题。 特别是超临界C02，无毒、无味、不燃、便宜易得，且 细胞支架的传统制备工艺 用它作为溶剂，可以在接近室温的条件下实现无任何污 染的“绿色工艺”[1“。近年来，将超临界流体引入组织 组织工程细胞支架的制备工艺，引起了研究者的广 工程细胞支架的制备，已经引起了研究者的特别 泛关注。目前，研究者提出的比较典型的工艺有：浇铸