四川大学李吉东教授《Acta Biomaterialia》综述：基于PLGA的骨再生材料最新研究进展

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骨再生是一个涉及多学科的复杂过程，包括但不限于材料科学、免疫学和生物学。作为骨组织工程领域重要的合成生物医用高分子，自发现以来，基于聚乳酸-羟基乙醇酸(PLGA)的骨组织工程材料取得了令人瞩目的研究进展。然而，必须指出的是，最适合骨再生的生物材料仍然是一个具有激烈争论的领域。于此，四川大学李吉东教授在Acta Biomaterialia发表了题为“Recent advances in PLGA-based biomaterials for bone tissue regeneration”的综述文章，系统总结了PLGA基骨再生材料的研究进展，并对临床前应用存在的挑战和进一步开发设计PLGA基骨再生材料的策略进行了展望。

图1 PLGA基骨再生材料的典型应用形式

自古以来，“成分-结构-工艺-特性”几乎是所有材料学家探索、设计材料的出发点，基于此，本综述首先简要介绍了PLGA的合成路线、理化性质及降解行为，进一步根据PLGA骨替代材料的典型应用形式和相应的加工工艺，介绍了静电纺丝纳米纤维支架、3D打印支架、微球/纳米粒子、凝胶、多相支架及其它应用形式的PLGA基支架，并通过大量研究实例概述了每种支架形式的具体应用及相应的优缺点。

图2 基于静电纺丝的PLGA基骨替代纤维支架

图3 基于3D打印的PLGA基骨替代支架

图4 基于PLGA的微球/纳米粒子在骨组织工程中的应用

要想成功地开发一种用于骨再生的支架，我们不仅要知道骨是如何成功愈合的，还要知道为什么有时会失败。深入了解基于PLGA的骨替代物的局限性，将有助于我们开发性能更优异、有望应用于临床的产品。为此，本综述提出目前仍面临以下挑战：1) 理解和实现支架降解和骨再生之间的平衡仍然是一大难题，根据骨组织再生过程中骨形成与骨吸收之间的动态平衡，设计和制备能够精确调控降解行为的骨修复/替代物仍是一项艰巨的工作，在此之前，有必要进一步阐明植入生物材料的界面、结构和降解成分与宿主组织的相互作用；2) 基于负载生物因子的骨再生材料仍存在低成本-效益、不稳定性和潜在的副作用等问题；3) PLGA本身在物理、化学和生理环境变化下极易收缩的特点往往会改变细胞行为进而导致骨再生失败；4) 目前的研究大多集中在骨再生材料的成分、结构和生物功能的设计和优化上，而忽视了骨再生材料的可消毒性，而消毒是骨再生材料临床应用前的必经环节。由于PLGA的玻璃化转变温度较低，产生大量热量的灭菌方法可能会改变支架的形态和性能，并影响支架负载的生物活性成分和细胞等。因此，在设计基于PLGA的骨再生材料时，至少要考虑一种可选择的灭菌方法，以便在体内和体外评价并最终用于临床。

最后，作者指出由于“材料生物学”、“材料医学”和组织工程“第四要素”等概念的兴起，利用材料拓扑结构线索也有望实现内源性愈合，因而通过开发具有拓扑学结构特性的PLGA基生物材料调控细胞行为、免疫反应进而介导骨组织再生是发展方向之一。此外，多技术联用制备复合形式的支架，如3D打印结合静电纺丝、凝胶等也是克服现有单一形式支架的缺点的有效策略。

四川大学分析测试中心博士研究生金蜀鄂为该综述第一作者，四川大学李吉东教授为通讯作者，该研究得到国家重点研发计划(No. 2016YFA0201703/2016YFA0201700)、四川省应用基础研究重点项目(2018JY0031)和四川省国际科技创新合作项目(2021YFH0122)支持。

全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706121002245

来源：高分子科学前沿

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