医用聚乳酸在体内是如何降解的

 

 

聚乳酸( PLA) 是聚酯类可生物降解高聚物中的一种 , 因其具有突出的生物相容性和在物理 、化学和生物性能上的多功能性尤其引人注意 ,同时聚乳酸PLA能在体液的水性环境中能靠酯键的简单水解而进行降解 , 而且降解的最终产物能够为人体新陈代谢生成二氧化碳和水而排出体外 .

研究表明, 酶或其它化学因素导致的化学键断裂都会引起聚合物材料在生物体内降解 .这两种机理可以分别或同时起作用. 事实上 ,人们对酶解是否在 PLA 的体内降解过程中起作用一直存有争议 .大多数学者认为在最初阶段 PLA 发生的是不均匀水解降解, 并且由于材料内部存在较强的自加速效应, 内部的降解速度要比表面快. PLA的水解是个复杂的过程 , 主要包括4个现象 : 吸水,酯键的断裂,可溶性齐聚物的扩散和碎片的溶解 ,这些现象依赖于材料形态,化学组成,结构,分子量,材料尺寸,材料中反应性化合物的分布,降解环境的性质等诸多因素.

当把 PLA 材料浸入水性介质中或植入体内后 ,首先发生的是材料吸水 。单从扩散的观点看 ,渗入材料的水很快在材料表面和内部之间形成一个梯度 。但是这种梯度会在几天内消失 , 因为象水这样的小分子的扩散速度比酯键的断裂速度要快得多 。因而 ,可以认为酯键的水解开始时是均匀的 , 首先 ,降解会使能加速酯键水解的羧基端基的数目增加 。其次 ,只有能溶于周围水性介质的低聚物才能从材料上脱离下来 。随着时间延长 ,那些位于材料表面的可溶性齐聚物可以在完全降解之前被分离出来 ,而那些在材料内部的齐聚物仍然受到束缚 ,导致内部的酸性大于表层 , 从而产生羧基浓度的内外差异 ,随着降解进行 ,材料内部会有越来越多的羧基加速内部材料的降解 , 并进一步增大内外差异 。当内部材料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时 ,就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结构 , 它的表面厚度由很多因素决定 ,如扩散速度和酯键的断裂速度 .

可溶性 PLA 低聚物的扩散系数主要取决于分子量, 材料的溶胀率, 大分子构造和刚性等因素. 同时,降解速度依赖于膨胀率 ,且有可能与聚合物分子主链上手性与非手性单元的顺列分布有关. 带羧基端基的可溶性低聚物的释放依赖于它在周围水性介质中的溶解性, 并与温度 、缓冲能力等因素有关.

在最后的阶段 , 降解进行得更为完全 , 有小的碎片从植入物上脱落并被巨噬细胞的吞噬作用和可能出现的异物巨噬细胞的溶解作用所除去. 在组织学过程中 ,合成生物高聚物膜被周围组织吸收并在植入位置的皮下组织内留下一个空位 。周围的连接组织含有丰富的成纤维细胞并大多呈纤维状. 所有植入膜都逐渐地被降解吸收 . 生物膜的吸收和降解用形态学变化来进行评价 。其最初表现是周围连接组织长入高聚物膜 , 进一步导致膜最终被正常的连接组织替代.

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