中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

聚四氟乙烯 (PTFE) 具有高生物相容性和惰性，是一種普遍用于植入物和醫(yī)療器械的材料；在疾病或受傷的情況下，血管、心臟、顎骨、鼻子、眼睛或腹壁可以從其特性中受益。其擴展版ePTFE是PTFE的改進(jìn)版，具有更好的機械性能，擴展了其醫(yī)療應(yīng)用。然而，ePTFE植入物在抗菌、抗狹窄或組織整合等性能方面往往缺乏改進(jìn)。

 

本文討論了通過幾種用于醫(yī)學(xué)目的的官能化策略來改善這些特性。綜述了共價鍵和非共價鍵，包括更具體的化學(xué)浸漬、化學(xué)表面改性、自體血管形成和細(xì)胞接種，這些是主要用于改善 ePTFE 性能的策略，并在本文中進(jìn)行了描述。

 

1、簡介

 

膨體聚四氟乙烯 (ePTFE) 是一種通過拉伸大塊材料 PTFE 獲得的聚合物，可實現(xiàn)多項有益特性。PTFE 是最常見的含氟聚合物，因其潤滑性而迅速得到認(rèn)可。然后，它在大眾市場上廣泛用作煎鍋上的防粘（特氟龍）涂層。然而，已發(fā)現(xiàn) PTFE 的許多其他特性，導(dǎo)致其在眾多工業(yè)領(lǐng)域中用于各種應(yīng)用。在本文中，討論將僅限于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，因為 PTFE 已被證明具有生物相容性。如今，在人體中可以找到由 PTFE 制成的可植入部件，適用于多種情況，包括血管成形術(shù)導(dǎo)管、長期穩(wěn)定的眼眶植入物、聲帶缺陷、骨科關(guān)節(jié)植入物、面部整形手術(shù)或恢復(fù)心包完整性的膜。除此之外，用于人體生物醫(yī)學(xué)分析的設(shè)備也由聚四氟乙烯制成。

 

PTFE 材料以其塊狀、薄膜、片材或膨脹形式存在。后者專用于具有 PTFE 基本特性但又豐富了醫(yī)療應(yīng)用的幾個有趣特性的生物材料。

 

此外，材料的化學(xué)穩(wěn)定性和疏水性應(yīng)允許植入物和移植物在植入 ePTFE 時不會粘附在細(xì)菌或蛋白質(zhì)上，但也會粘附在細(xì)胞上。然而，由于細(xì)菌粘附引起的院內(nèi)疾病經(jīng)常發(fā)生，并且血小板等蛋白質(zhì)仍然是血管移植物的問題，因為它們會導(dǎo)致血栓形成。用于組織工程或植入組織整合的細(xì)胞的非粘附性也是一個需要解決的問題。

 

聚合物的表面官能化，尤其是 ePTFE 的表面官能化是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的主要關(guān)注點。以前的評論主要集中在改進(jìn) ePTFE 用于某些醫(yī)療應(yīng)用，解決最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域或有前途的技術(shù)。其他人通常對生物材料的修飾特別感興趣，對方法或醫(yī)學(xué)領(lǐng)域特別感興趣。在本文中，我們概述了用于 ePTFE 官能化的多學(xué)科技術(shù)，所有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都被考慮在內(nèi)。

 

就 ePTFE 的改進(jìn)特性而言，研究涉及三個領(lǐng)域：抗菌、抗狹窄以及組織或細(xì)胞粘附特性。我們的評論依賴于文獻(xiàn)中的文章，并基于“ePTFE 抗菌官能化”、“ePTFE 血管移植官能化”、“ePTFE 組織粘附官能化”和“ePTFE 細(xì)胞粘附官能化”。本次審查選擇了調(diào)查時最相關(guān)和/或最近的文章。本文詳細(xì)介紹了一些感興趣的文章的結(jié)果，并通過詳盡的表格（表 1）更簡潔地介紹了最先進(jìn)的方法及其應(yīng)用領(lǐng)域（表 2）。

 

表 1：細(xì)菌粘附試驗（材料表面上表皮葡萄球菌的菌落形成單位）。

 

表 2：引用文章的參考列表，詳細(xì)介紹了官能化方法和應(yīng)用領(lǐng)域。

 

2、ePTFE介紹

 

2.1 歷史

 

PTFE 于 1938 年由 Roy Plunkett 在杜邦公司發(fā)現(xiàn)，直到 1946 年才為第二次世界大戰(zhàn)秘密訂購。1950 年，杜邦是 PTFE 的大型生產(chǎn)商和供應(yīng)商，但提供的制成品很少。威爾伯特·L·戈爾 (Wilbert L. Gore) 是杜邦公司的一名員工，但他對 PTFE 的應(yīng)用有著更出色的想法。1958年，他決定秉承創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，離開杜邦公司，開創(chuàng)自己的事業(yè)。他通過開發(fā)和銷售 PTFE 絕緣電線電纜開始了他的活動，并獲得了他的第一項專利。這些產(chǎn)品主要用于國防和新興 IT 行業(yè)。威爾伯特·戈爾 (Wilbert Gore) 的創(chuàng)新意圖并沒有停止，因為他打算開發(fā)一種新形式的 PTFE，這種材料在散裝材料中包含更多空氣，重量更輕，因此生產(chǎn)成本更低。威爾伯特·戈爾 (Wilbert Gore) 的兒子鮑勃·戈爾 (Bob Gore) 嘗試了多種方法，通過拉伸將塊狀 PTFE 變成泡沫，但材料在熱處理后在緩慢的拉伸率 (<50 毫米/分鐘) 下繼續(xù)斷裂。高溫處理后的高應(yīng)變率測試突然使聚合物伸長了1000%，而緩慢的拉伸使其拉伸了10-20%。W.L. 公司 Gore & Associates 于 1976 年以 Gore-Tex 的名稱為這種新型 PTFE（ePTFE）申請了專利。而 John W.Cropper 于 1966 年首次發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)膨體聚四氟乙烯 (ePTFE) 的工藝，1970 年代一場響亮的法律戰(zhàn)（稱為戈爾訴加洛克案判決）取消了對該發(fā)明的任何權(quán)利要求。由于沒有申請公共專利，這種材料的新形式無法得到法律認(rèn)可。

 

PTFE是一種僅由碳原子和氟原子組成的聚合物，形成-(CF2)n-螺旋鏈，其中C-C和C-F鍵非常牢固。由于其低表面自由能（20℃時約為 19 mJ/m²），這種化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)賦予了 PTFE 顯著的特性，例如耐化學(xué)性、熱穩(wěn)定性和疏水性。后一個值解釋了為什么材料的自由表面能越低，就越難用表面能較高的溶劑（例如水）潤濕它。對 PTFE 表面進(jìn)行一些物理處理會增加表面的自由能值。

 

兩種主要工藝用于獲得 ePTFE。第一個從純 PTFE 細(xì)粉開始。添加潤滑劑直至獲得糊狀物，然后將其擠出成片狀。后者在高應(yīng)變率下被加熱和膨脹以生產(chǎn)微孔板。該結(jié)構(gòu)在無定形鎖定步驟中穩(wěn)定，不會像大多數(shù)聚合物那樣發(fā)生斷裂。以極高的速率變形會增加所得膨體聚四氟乙烯的拉伸強度。由于潤滑劑的沸點較低，因此在工藝結(jié)束時將其去除，從而產(chǎn)生 100% ePTFE。

 

第二種從制藥行業(yè)的角度來看比前一種影響更小，因為產(chǎn)品純度較低。此過程中的一些步驟涉及將 PTFE 粉末分別與可燃或易散材料（例如紙纖維或碳酸鹽）混合。然后，它們通過加熱被去除，但污染物的痕跡使它們不適合用于生物醫(yī)學(xué)。主要應(yīng)用包括用于微濾的微孔膨體聚四氟乙烯膜。

 

2.2 醫(yī)療應(yīng)用所需的 ePTFE 改進(jìn)

 

PTFE用于多種醫(yī)療用途，針對不同的器官和系統(tǒng)（心血管系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等）。發(fā)生在醫(yī)院的院內(nèi)感染是各種嚴(yán)重疾病的病因，主要由細(xì)菌引起，其次是微真菌。實際上，它們已被公認(rèn)為發(fā)病率和死亡率的主要來源。在這種情況下，由 ePTFE 假體引起的植入后感染非常嚴(yán)重，可能危及生命，其中三分之一的血管移植物感染是致命的。事實上，ePTFE 的微孔大到足以讓細(xì)菌生長，但又太小以至于免疫細(xì)胞無法接觸到孔中的微生物。與生物工程脫細(xì)胞血管相比，ePTFE 血管移植物在接種兩周后顯示金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的定植率是設(shè)計血管的五倍。

 

此外，隨著抗生素的使用，出現(xiàn)了抗菌素耐藥性 (AMR)。氨基糖苷類、青霉素、頭孢菌素和碳青霉烯類是通常選擇用于臨床治療感染的抗生素的例子。隨著 AMR 在全球范圍內(nèi)的增加，對人口健康的威脅相當(dāng)大。主要的耐藥細(xì)菌是金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌、大腸桿菌和鮑曼不動桿菌。

 

因此，不僅需要抗菌官能化來消除與 ePTFE 植入物相關(guān)的院內(nèi)感染，而且還需要采用能夠規(guī)避耐藥性問題的殺菌策略。

 

在禁忌自體移植物的情況下，合成血管移植物用于冠狀動脈或下肢置換。維持足以提供器官的可持續(xù)血流所需的移植物的關(guān)鍵特性是非血栓形成性、與天然血管相同的粘彈性和抗高血壓性。血栓形成是由于血凝塊的形成而阻塞血管。ePTFE 內(nèi)腔移植物上缺乏內(nèi)皮會導(dǎo)致新內(nèi)膜增生，從而導(dǎo)致完全（血栓形成）或部分（狹窄）阻塞。內(nèi)膜細(xì)胞在移植物的管腔側(cè)增殖，從而使管壁增厚，導(dǎo)致血管再狹窄。移植物的彈性和順應(yīng)性取決于所用材料的機械性能。通常選擇 ePTFE 是因為它能有效抵抗高強度機械應(yīng)力。

 

盡管 ePTFE 和含氟聚合物通常具有高度疏水性，但它們的表面仍會發(fā)生生物反應(yīng)。例如，血清白蛋白和纖維蛋白等血液成分的粘附可導(dǎo)致補體激活、血小板粘附和凝血途徑激活。這種反應(yīng)會導(dǎo)致移植物閉塞。移植物和宿主血管之間順應(yīng)性的差異也參與移植物閉塞過程，因為它有助于激活新內(nèi)膜增生。例如，ePTFE 對于大直徑的動脈移植物具有 40-50% 的令人滿意的最大通暢率，而較小的移植物僅達(dá)到 20-25% 的通暢率，而相同直徑的靜脈移植物具有良好的通暢率。

 

ePTFE 的惰性可防止細(xì)胞粘附到假體及其微孔結(jié)構(gòu)上，以促進(jìn)細(xì)胞滲透和組織向內(nèi)生長。在先天性膈疝的治療中，膨體聚四氟乙烯膜被用來代替膈肌。聚合物較差的粘附性適用于腹部，但不適用于需要特定粘附和組織整合的胸部。ePTFE 植入物的骨結(jié)合特性也是一個被研究作為組織間隙填充物的線索，例如，在 Refs.Tissue 中還需要細(xì)胞粘附到 ePTFE 上，從而使支架能夠整合到接觸的組織中，例如前交叉韌帶細(xì)胞。

 

3、ePTFE 的表面改性和官能化以解決醫(yī)療問題

 

在過去的幾十年中，PTFE 的表面官能化已通過多種技術(shù)得到發(fā)展。對于 ePTFE，所選擇的策略是共價或非共價官能化。由于 ePTFE 的初始惰性，共價官能化通常涉及通過與高活性物質(zhì)的緊密鍵合對 ePTFE 進(jìn)行表面改性，而接觸官能化則使用孔隙率等結(jié)構(gòu)特性或疏水性等物理特性。

 

3.1 共價鍵合

 

在進(jìn)行ePTFE的接枝之前，需要對碳碳氟鍵進(jìn)行永久性修飾。盡管聚四氟乙烯具有許多顯著的性能，但要在表面引入官能團卻非常困難。有時為了粘合和進(jìn)一步官能化，必須犧牲其潤滑性。例如，PTFE 可以在幾分鐘內(nèi)用由溶解在 2-甲氧基乙基醚中的萘鈉絡(luò)合物組成的商業(yè)蝕刻劑 (FluoroEtch) 進(jìn)行化學(xué)蝕刻。異丙醇用于阻止攻擊。為了繼續(xù)使用堿金屬，也可以使用 BillupseBirch 還原反應(yīng)對 PTFE 表面進(jìn)行化學(xué)改性。在這種情況下，聚多巴胺的聚多巴胺官能化已在幾項使用涂層 ePTFE 用于醫(yī)療應(yīng)用的研究中實現(xiàn)。官能化的機制如圖 1 所示。

圖 1. 多巴胺受貽貝啟發(fā)的化學(xué)示意圖，用作合成和沉積保形聚多巴胺 (PDA) 薄膜的前體材料。

 

根據(jù)建議的工藝，用于化學(xué)還原材料表面的另一種可能性是對表面進(jìn)行化學(xué)處理，如圖 2 所示，其中 C-F 鍵部分還原為 C-H。這已被應(yīng)用于改善抗菌和抗炎特性，這對 ePTFE 植入物可能涉及的問題很有意義。建議的工藝是如圖 2 所示的表面化學(xué)處理，其中 C-F 鍵部分還原為 C-H 鍵。化學(xué)路線是在紫外光下用DMF中的雙苯酮/NaH處理ePTFE。然后，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿 (PMPC) 在紫外光下接枝并聚合到還原表面。已對改性表面材料進(jìn)行了體外和體內(nèi)測試，以評估細(xì)菌粘附和炎癥反應(yīng)。在體外測試了牛血漿纖維蛋白原的蛋白質(zhì)粘附、成纖維細(xì)胞 (NIH3T3) 的粘附和活化以及金黃色葡萄球菌的細(xì)菌粘附，發(fā)現(xiàn)與未修飾的 ePTFE 相比，PMPC 接枝的 ePTFE 顯著降低。定量熒光強度結(jié)果表明，與未修飾的相比，官能化板的金黃色葡萄球菌的粘附和生長減少了 60%。在 ePTFE 上使用相同的分子與 Ar 等離子體處理相結(jié)合，以獲得血小板抗粘附特性。

圖 2. 從 ePTFE 表面活化到接枝的化學(xué)路線。

 

事實上，另一種改性 PTFE 或 ePTFE 表面的方法來自于在材料表面形成自由基，使用氣體等離子體，或使用引發(fā)劑分子的伽馬射線技術(shù)。一種眾所周知的抗生素青霉素 (PEN) 已被用作使用該技術(shù)的抗菌涂層，將 Ar 等離子體與馬來酸酐 (MA) 耦合。一旦 MA 接枝到聚合物表面，分子就會水解并附著在聚乙二醇 (PEG) 分子上，聚乙二醇 (PEG) 分子又會與青霉素發(fā)生反應(yīng)（圖 4）。ePTFE 表面在這個物理化學(xué)過程中變得抗菌。似乎金黃色葡萄球菌培養(yǎng)物的體外實驗表明，與 ePTFE、MA-ePTFE、PEG-MA-ePTFE 或 PEN-ePTFE 相比，PEN-PEG-MA-ePTFE 的官能化在消除細(xì)菌方面是有效的（圖 3).然而，該表面并不能預(yù)測地消除革蘭氏陰性菌，例如銅綠假單胞菌?？梢蕴岢鐾ㄟ^酯鍵連接到 PEG 的 PEN 釋放問題。PEN-PEG-MA-ePTFE 在 37 ℃ 下暴露于 PBS 緩沖溶液中，隨著時間的推移 C=O 酯鍵的 ATR-FTIR 分析顯示信號強度降低，24 小時后降低了 30%， 相當(dāng)于 PEN 初始體積的 32%。這項有趣的研究沒有涉及水解動力學(xué)對生物體的影響，因為除了體外沒有進(jìn)行其他研究。

 

圖 3. 金黃色葡萄球菌的濃度作為實驗序列時間的函數(shù)繪制：對照、ePTFE、MA-ePTFE、PEG-MA-ePTFE、PEN-PEG-MA-ePTFE 和 PEN-ePTFE。

 

圖 4. 等離子體誘導(dǎo)青霉素接枝的化學(xué)路線。

 

Ar 等離子體誘導(dǎo)低百分比的接枝，這歸因于由于咪唑環(huán)的形成引起的空間位阻。伽馬輻射是一種具有更高接枝率的技術(shù)，因為自由基直接在表面上形成。最近已經(jīng)使用這種技術(shù)開發(fā)了 PTFE 薄膜的官能化。該過程包括伽馬輻射，然后是甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 接枝。然后，在存在 NVI 和甲苯溶液的情況下，通過輻照接枝材料，將 NVinylimidazole (NVI) 接枝到 MMA-PTFE 上。執(zhí)行這些先前的步驟是為了在生物體的流體動力學(xué)生理條件下充分保留銀納米粒子。使用 AgNO3 水溶液暴露于接枝膜以將銀固定在先前接枝的分子上。一項抗菌譜研究比較了官能化材料 MMA-ePTFE、NVIMMA-ePTFE 和 Ag/NVI-MMA-ePTFE 周圍大腸桿菌或金黃色葡萄球菌存在時的抑菌圈。后者呈現(xiàn)出一個獨特的抑制區(qū)。還通過抗菌譜評估了NVI接枝量，結(jié)果表明，表面接枝NVI量最大（15%）的NVI最有效，抑菌圈最大。TSC 介質(zhì)中吸光度的定量測量證實，與 NVI 連接的銀量最大的樣品是最有效的。

 

心血管移植物也受益于一項共價鍵修飾的改進(jìn)研究。一項有趣的研究使用了與納米器件耦合的活性成分的表面氧化和接枝。通過食人魚溶液氧化對 ePTFE 進(jìn)行表面活化后，負(fù)載有異硫氰酸熒光素和葡聚糖的聚（乳酸-乙醇酸共聚物）(PLGA) 納米顆粒通過戊二醛共價固定在表面。已經(jīng)研究了納米粒子的固定化，以及生物相容性和細(xì)胞毒性，但沒有進(jìn)行效率測定。

 

3.2. 非共價鍵合

 

ePTFE 的非共價鍵合是另一種提高其抗菌性能的方法。氟化液體用于通過潤滑液體薄膜的物理吸附來飽和 ePTFE 的孔隙，從而產(chǎn)生光滑的液體注入多孔表面（SLIPS 和 LIPS）。因此，通過這種技術(shù)創(chuàng)建的 SLIPS 允許 ePTFE 填充其孔隙，不再讓細(xì)菌滲透并使材料更加疏水。經(jīng) SLIPS 修改獲得的特性被證明可有效抵抗金黃色葡萄球菌的粘附和定植。實驗在體內(nèi)進(jìn)行，生物材料受到金黃色葡萄球菌的污染。似乎在接種三天后，一些 SLIPS-ePTFE 底物根本沒有定植，ePTFE 的大鼠感染率為 92.3%，全氟聚醚為 33.3%，全氟全氫菲和全氟萘烷為 0%。

 

最常見的抗菌官能化方法是將其浸泡在抗生素溶液中。四環(huán)素、阿莫西林、利福平、萬古霉素或米諾環(huán)素是用于官能化的抗生素的例子。這些直接浸漬已被用于防止由 ePTFE 或人工血管移植引導(dǎo)的組織再生膜的細(xì)菌滲透和定植。然而，可能會提出抗生素不受控釋放和過量使用對細(xì)胞活力的問題?？梢灾匦略u估植入物預(yù)防性預(yù)浸泡的好處，因為高劑量利福平的體外試驗會對血管細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。此外，抗生素耐藥性與抗生素的使用密切相關(guān)。據(jù)估計，AMR 每年在美國導(dǎo)致至少 23,000 人死亡，在歐洲每年導(dǎo)致 25,000 人死亡。因此，對于全球不斷增加的 AMR，應(yīng)謹(jǐn)慎使用此解決方案。如果存在移植物感染和移植物更換的風(fēng)險，則改用預(yù)先浸泡過的移植物。

 

為了減少細(xì)菌粘附并促進(jìn) ePTFE 移植物的生物相容性，開發(fā)了一種稱為自體血管形成的方法。已經(jīng)指出，材料表面上的薄壁組織或血管網(wǎng)絡(luò)允許移植物存活。這種方法的想法是讓組織在 ePTFE 的孔隙中生長，從而避免細(xì)菌滲入，因為發(fā)現(xiàn)具有生物活性的內(nèi)皮細(xì)胞表面的細(xì)菌存活是有限的。研究已經(jīng)評估了其在動物模型植入部位對抗細(xì)菌存活和慢性炎癥的效率。在這里，我們提出了一項研究，首先將 ePTFE 材料植入 30 只大鼠的富含血液的皮下組織中，持續(xù) 4 周、8 周和 12 周。然后通過注射表皮葡萄球菌將生物復(fù)合材料植入目標(biāo)位置。對照組在沒有預(yù)先植入的情況下接受 ePTFE。細(xì)菌粘附表明，與未改性的 ePTFE 相比，使用 AV-ePTFE 后材料表面的細(xì)菌數(shù)量大約減少了兩倍（表 1）。它也會隨著時間的推移而減少。即使這項研究看起來有效，也可能會提出額外干預(yù)部位的手術(shù)并發(fā)癥的問題。

 

如前所述，ePTFE 移植物的血栓形成和再狹窄是血管外科手術(shù)后遇到的主要問題。為此，一項研究成功地通過旋涂聚氨酯 (PU) 溶液并通過離心回收載有分散 PU 納米粒子的溶液來實現(xiàn) ePTFE 的官能化。這種涂層可防止血小板粘附，這是對 ePTFE 或 PU 涂層 ePTFE 的一個很好的改進(jìn)。與純 PU 相比，PU/PU-NP ePTFE 的血漿再鈣化時間更長，這意味著官能化提高了移植物的血液相容性。

 

用于 ePTFE 涂層的另一種方法是自組裝包含生物活性分子的氟表面活性劑聚合物 (FSP)。這些組分、七麥芽糖 (M7-FSP)、細(xì)胞粘附 RGD 肽 (RGD-FSP) 或內(nèi)皮細(xì)胞選擇性 CRRETAWAC 肽 (cRRE-FSP) 具有預(yù)期可防止 ePTFE 移植物血栓形成的特性。RGD-FPS 和 cRRE-FPS 允許在被浸漬后在肺動脈單層中形成內(nèi)皮細(xì)胞。一個月后，50% 到 66% 的改良移植物仍保持專利狀態(tài)。

 

諸如等離子體之類的激進(jìn)“啟動”允許進(jìn)一步修改以實現(xiàn)逐層 (LbL) 組裝到 PTFE。LbL 技術(shù)主要設(shè)計用于醫(yī)療應(yīng)用，以改善細(xì)胞粘附。例如，我們在這里介紹一種使用肝素和膠原蛋白多層膜來改善 ePTFE 移植物的再內(nèi)皮化和抗凝的方法。LbL 處理后還添加了內(nèi)皮細(xì)胞 (EC) 粘附肽序列 Arg-Glu-AspVal(REDV)，以促進(jìn)細(xì)胞粘附在表面上。體外血漿再鈣化時間法顯示 REDV-LBL-ePTFE 的血漿凝固時間比純的更長。在共培養(yǎng) 72 小時后，REDV 涂層和改性的 ePTFE 表現(xiàn)出 95% 的表面被靜脈內(nèi)皮細(xì)胞定植，而單獨的 ePTFE 表現(xiàn)出的貼壁細(xì)胞少八倍，而 LBL-ePTFE 則四倍。不同版本的 ePTFE 上附著的細(xì)胞數(shù)量的定量結(jié)果如圖 5 所示。

圖 5. 未修飾的 ePTFE、(HEP/COL)5 修飾的 ePTFE、REDV-(HEP/COL)5 修飾的 ePTFE 和 REVD-(HEP/COL)5 修飾的 ePTFE 上附著的細(xì)胞數(shù)（24、48 和 72 小時，）* 表示在 p<0.05 水平上具有統(tǒng)計學(xué)顯著性差異）。

 

細(xì)胞接種也被描述為體外或體內(nèi)模型避免血管移植并發(fā)癥的有效手段。我們在此介紹對 12 只小型豬進(jìn)行的動物模型研究：7 只對照未接種移植物，5 只接種移植物。自體內(nèi)皮細(xì)胞是從帶有細(xì)胞接種移植物的豬的隱靜脈中收集的。然后將細(xì)胞接種在移植物的管腔表面并培養(yǎng) 48 小時。結(jié)果顯示，6個月后，4個種子移植物（80%）獲得專利，而只有2個對照移植物（29%）獲得專利。VEGF165（生長因子）和 fibulin-5（細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白）的內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)對于它們在流動條件下的粘附和增殖是必需的；因此，開發(fā)了具有增強的 fibulin-5 表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞。ELISA 測定驗證了這些成分的表達(dá)，流動條件下粘附的體外評估顯示與天然細(xì)胞相比，轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的粘附顯著改善。

 

對轉(zhuǎn)導(dǎo)的自體內(nèi)皮細(xì)胞采用相同的策略，增強的 VEGF165 和纖維蛋白 5 或前列環(huán)素的表達(dá)。在大型動物模型上進(jìn)行的相同實驗表明，在血管移植物中植入經(jīng)過修飾的細(xì)胞進(jìn)行選擇性血管造影，結(jié)果顯示，三分之一的天然細(xì)胞獲得了專利。在血管移植物中進(jìn)行細(xì)胞接種的完整最新技術(shù)是可用的。最近還描述了在用于人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞粘附的散裝材料膨脹過程中 ePTFE 的官能化，以改善小血管移植物的通暢性。

 

然而，應(yīng)謹(jǐn)慎解釋和處理動物模型中的體外或體內(nèi)細(xì)胞接種和自血管形成實驗。事實上，動物模型并不能反映人類的愈合速度，因此可能會錯過所進(jìn)行研究的臨床相關(guān)性。更重要的是，血管移植物的細(xì)胞接種，即使它在理論上可以改善移植物的通暢性，但在臨床應(yīng)用時從來都不夠充分。問題可能在于對血管壁復(fù)雜生物學(xué)的不完全理解、植入的合成移植物造成的破壞以及與這種異物的相互作用。

 

獲得專利的官能化工藝 (EP 1501565 B1) 使用密封劑和熱塑性聚合物，即苯乙烯乙烯丙烯苯乙烯共聚物 (SEPS)。SEPS 用于在血管移植物的管腔表面涂上薄層。然后通過與羧基的共聚過程將涂層表面官能化，然后將羧基共價鍵合到硫酸乙酰肝素類型的半合成分子上。通過將半合成硫酸乙酰肝素涂層和未涂層的移植物植入綿羊的頸動脈來檢測新內(nèi)膜增生。未涂層的移植物在其管腔中顯示出假內(nèi)膜，而涂層的移植物則沒有阻塞組織。

 

離子束改性 ePTFE 還顯示出改善血液相容性移植物、促進(jìn)細(xì)胞粘附和抑制血小板反應(yīng)的前景。He+、Ne+、Ar+ 和 Kr+ 離子束用于以 150 keV 的能量修改 ePTFE 片材表面，通量從 1×10^14 到 1×10^15 離子/cm²。通過補充的富含血小板的血漿與改性或未改性的 ePTFE 接觸進(jìn)行血小板粘附測定。為 He+、Ne+ 和 Ar+ 離子束描述的一些注量條件阻止了血小板粘附，而除了 Kr+ 之外，其他這些離子像未改性的 ePTFE 一樣促進(jìn)了粘附。建議使用的不同條件會導(dǎo)致不同的表面結(jié)構(gòu)或多或少地吸引血小板。對 ePTFE 修飾表面上內(nèi)皮細(xì)胞生長的體外測定表明，每個修飾表面都能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長。

 

在先天性膈疝中，ePTFE 較差的粘附性能適用于腹部，但不適用于需要特定粘附和組織整合的胸部。在氧化條件下，多巴胺在 ePTFE 表面的自發(fā)粘附和聚合是用有利于細(xì)胞粘附的成分對膜進(jìn)行不對稱官能化的手段。事實上，Liu 等人。描述了通過修飾不同材料的聚多巴胺表面來改善細(xì)胞粘附的機制。PDA 也已用于其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如血管移植物。最近的一項研究將 PDA 與聚乙烯亞胺 (PEI) 沉積相結(jié)合，在表面產(chǎn)生胺基。PEI 的氨基隨后與硫酸化兩性離子聚合物偶聯(lián)，作為第二層涂層。

 

PLGA 或聚己內(nèi)酯等基于生化的聚合物也可以為細(xì)胞附著和生長創(chuàng)造有利的環(huán)境。一項研究設(shè)計了涂有 PLGA 沉淀物的 ePTFE 支架。然后將支架浸入溶解在氯仿中的 25% PLGA 溶液中，然后浸入甲醇溶液中以實現(xiàn)相分離。體外 MTT 測定表明，涂有 PLGA 的 ePTFE 被細(xì)胞定植的數(shù)量是純 ePTFE 的八倍。

 

與骨骼接觸的植入物，例如組織間隙填充物，將受益于更好的骨細(xì)胞材料相互作用。許多技術(shù)已經(jīng)被研究過，例如羥基磷灰石的沉積、長脈沖、高頻氧等離子體浸沒 (PIII) 的離子注入處理，或含有二羥基苯丙氨酸 (DOPA) 的肽的吸附。另一種潛在的骨整合聚合物誘導(dǎo)羥基磷灰石 (HAP) 沉淀最近在模擬體液下進(jìn)行了測試，試圖使結(jié)果更可預(yù)測。似乎直鏈或支鏈聚丙烯酸或聚丙烯酸-共衣康酸的接枝誘導(dǎo)了 HAP 的沉淀，而交聯(lián)聚合物處于磷酸鹽和鈣分離的不同相中。上頜骨手術(shù)中的引導(dǎo)骨再生膜也一直是創(chuàng)新官能化的關(guān)注主題。

 

4、總結(jié)與展望

 

ePTFE 是一種廣泛用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的材料，這要歸功于其機械、化學(xué)和生物相容性特性。與非共價鍵合相比，這篇綜述中關(guān)于 ePTFE 共價鍵合的文章較少。這可以通過其強大的化學(xué)惰性來解釋，只有少數(shù)激進(jìn)技術(shù)才能改變?？梢愿鶕?jù)化學(xué)品的危險程度、我們可以使用的壓力和溫度來選擇官能化策略。為了在醫(yī)療設(shè)備中的進(jìn)一步應(yīng)用，該策略還必須在行業(yè)上可行。這也可以解釋為什么非共價鍵被進(jìn)一步探索以改變ePTFE的表面性能，因為軟化學(xué)在行業(yè)中受到青睞。

 

自 1990 年代初以來，ePTFE 制成的醫(yī)療器械已經(jīng)過臨床測試，多年來成功干預(yù)和術(shù)后隨訪不斷增加。在血管、引導(dǎo)骨和組織再生、疝氣修復(fù)或心臟修復(fù)手術(shù)等領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。ePTFE 似乎是一種比用于相同目的的其他材料更有效或同等有效的材料，例如用于血管移植物的滌綸、生物可吸收聚合物引導(dǎo)的組織再生或用于支架的鎳鈦合金。

 

官能化 ePTFE 仍然是提高設(shè)備性能的研究途徑，并適用于需要特定醫(yī)療特性的更多案例。官能化 ePTFE 的臨床試驗保持邊緣存在，可以通過可以進(jìn)入臨床試驗階段的創(chuàng)新解決方案來改變。

 

聚合物生物材料的化學(xué)表面改性對于實現(xiàn)改性聚合物生物材料的前沿生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要，主要包括防污材料和生物相容性材料。零星發(fā)表的文章描述了通過“接枝到”、“接枝自”和“接枝通過”策略接枝新鏈，特別是聚（甲基丙烯酸縮水甘油酯）的接枝。目的是通過親水性乙烯基單體的SI-ATRP制備梳型共聚物刷。PTFE 的平面（薄膜）和非平面（管）表面的可擴展納米紋理方法使用氧等離子體蝕刻機。該過程在管狀和平面樣品上產(chǎn)生具有高徑向和軸向均勻性的半有序納米柱結(jié)構(gòu)，具有良好的體外殺菌和體內(nèi)抗炎特性。

 

氟化聚合物（包括 PTFE）和部分氟化聚合物可以表現(xiàn)出智能特性，例如聚（偏二氟乙烯）及其共聚物由于其鐵電和熱電特性而代表了越來越多地應(yīng)用的一類新型材料。特別是壓電特性，即材料能夠?qū)㈦姶碳まD(zhuǎn)化為機械反應(yīng)，反之亦然，在需要高度儀器化設(shè)備、人造肌肉致動器、高級組織工程和藥物輸送方法等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了極大興趣。盡管這些進(jìn)展證明了這類智能聚合物的強大潛力，但要進(jìn)行深入和動態(tài)的研究以獲得特定的定制性能，這些性能肯定會在不久的將來滿足一些最具挑戰(zhàn)性的（生物）技術(shù)應(yīng)用，還有很長的路要走 。在這種情況下，最近開發(fā)的用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的液體注入光滑表面是熱門話題。光滑表面與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)，包括抗生物污染、抗血栓形成、醫(yī)療器械涂層和表面增強/輔助檢測。