目前,研究人員已成功合成了一種可生物降解且富有彈性的功能化聚氨酯(PU),對其進行靜電紡絲可以制備出軟組織工程支架。使用兩步聚合法,由聚己內酯二醇、六亞甲基二異氰酸酯和二羥甲基丙酸(DMPA)擴鏈劑合成PU,并將其命名為PU-DMPA。以1,4-丁二醇(1,4-BDO)為擴鏈劑,合成了對照PU,命名為PU-BDO。通過FT-IR和1H-NMR驗證了兩種PU的化學結構。PU-DMPA的分子量(約16,700Da)低于PU-BDO(約78,600Da)。PU-DMPA的熔融焓大于PU-BDO。兩種聚氨酯均表現出彈性性能,斷裂伸長率(13.2)相當。與PU-BDO相比,PU-DMPA的初始模量較高(19.8MPa vs. 8.7MPa),線性模量(0.7MPa vs. 1.2MPa)和極限強度(9.5MPa vs. 13.8MPa)較低。PU-DMPA具有比PU-BDO更好的親水性。盡管人臍動脈平滑肌細胞在PU-DMPA表面上的粘附性更好,但兩種PU均未顯示出細胞毒性。本研究成功制備了具有窄纖維直徑分布的無珠靜電紡絲PU-DMPA膜。為了證明其功能性,使用碳二亞胺化學法將明膠與電紡絲PU-DMPA膜偶聯。此外,將透明質酸固定在氨基官能化PU-DMPA上。總之,PU-DMPA具有用作軟組織工程支架材料的潛力。
圖1.PCL-二醇(a),PU-BDO(b)和PU-DMPA(c)的ATR-FTIR光譜。
圖2.PU-BDO(頂部)和PU-DMPA(底部)的1H-NMR。
圖3.PU-BDO(a)和PU-DMPA(b)的DSC結晶曲線(左)和第二熔融曲線(右)。
圖4.PU-DMPA和PU-BDO的平均應力-拉伸曲線和力學性能。*表示p<0.05,而**表示p<0.001。
圖5.(a)PU-BDO和PU-DMPA流延膜表面水滴的代表性照片及其接觸角的比較。(b)培養一天后,附著在PU-BDO和PU-DMPA流延膜上的HUASMCs的形態;比例尺=100μm。*表示p<0.05。
圖6.在組織培養板中以及用PU-BDO、PU-DMPA和明膠改性PU-DMPA單獨培養的HUASMCs的生長情況,用Alamar藍的減少百分比表示。
圖7.初紡PU-DMPA纖維(a-c)和明膠改性PU-DMAP纖維(d-f)的SEM圖像和直徑分布;(b,e)更高放大倍率下的SEM圖像。SEM圖像左下方的比例尺為10μm。
圖8.左:將明膠固定在PU-DMPA電紡纖維上的示意圖。右:PU-DMPA固體膜(a),明膠改性PU-DMPA固體膜(b)和明膠改性PU-DMPA電紡纖維網(c)的ATR-FTIR光譜。右側的插圖說明了它們對應的猩紅S染色。
圖9.上圖:分別通過1,4-BDA和PLL對PU-DMPA流延膜和本體聚合物溶液進行氨基官能化,然后摻入HA的示意圖。下圖:BDA改性PU-DMPA(a),PLL改性PU-DMPA(b),HA改性PU-DMPA-BDA(c)和HA改性PU-DMPA-PLL(d)的ATR-FTIR光譜。
圖10.血小板粘附在PU-DMPA(a),BDA改性PU-DMPA(b),PLL改性PU-DMPA(c),HA改性PU-DMPA-BDA(d)和HA改性PU-DMPA-PLL(e)表面上的SEM圖像。