材料科学与工程学院生物医用高分子材料团队研究生陈月铃在高分子科学领域TOP期刊上发表论文

作 者:陈月铃发布时间:2022-06-30浏览次数:0


 近期,我校材料科学与工程学院“生物医用高分子材料研究团队”李正秋副教授研究生陈月铃在International Journal of Biological Macromolecules (一区,IF=8.0252022))上发表题为“Preparation and properties of oriented microcellular Poly(L-lactic acid) foaming material”的研究论文。

 左旋聚乳酸(PLLA)以其良好的生物相容性和易成型加工被广泛应用于医学领域,如药物缓释系统、血管支架和骨固定材料等。然而,PLLA作为骨固定材料应用时仍存在着机械性能不足,阻碍了其作为承重生物材料的应用;PLLA在植入人体后引起局部炎症和细胞脱附,降解周期与骨生长周期不匹配等问题。骨组织是由具有不同孔隙率的结缔组织组成的纵向多孔的高强天然有机-无机复合物,如何获得高强度的多孔骨固定材料,使其在满足骨固定强度需求的同时为成骨细胞的生长提供黏附和生长空间引起了广泛关注。

 为了制备高强多孔PLLA骨固定材料,团队通过固相热拉伸自增强并结合超临界二氧化碳发泡法,制备了取向微孔PLLA发泡材料并研究其结构与性能的关系。结果表明,拉伸取向诱导产生了致密的取向纤维晶是力学性能提升的关键。同时,取向PLLA为以等温结晶动力学为基础的PLLA低温超临界二氧化碳发泡提供了泡孔成核位点,在提升PLLA力学性能的基础上获得联通微孔结构。该仿生结构有利于成骨细胞(MC3T3)的粘附,迁移与生长,为高强多孔骨固定材料的研究提供了理论基础。

 该论文代表性结果如下:

Figure 1 DSC curves of (a) before and (b) after foamed PLLA samples with different draw ratio

Figure 2 Figure 2 2D-WAXD images of oriented and foamed PLLA samples (a) , 1D-WAXD curves of (b) before and (c) after foamed PLLA samples with different draw ratio



Figure 3 (a) Relative crystallinity (Xt) versus time (t) of PLLA-F-400% and (b) PLLA-F-1000% at 65, 80, 90,100 and 110℃. Avrami plots of log{- ln(1 - X(t))} versus log t for (c) PLLA-F-400% and (d) PLLA-F-1000% at 65, 80, 90,100 and 110℃. Melting curves after isothermal crystallization of (e) PLLA-400%, (g) PLLA-1000%, (f) PLLA-F-400% and (h) PLLA-F-1000%

Figure 4 (a) SEM images(10k×) and 2D-SAXS patterns of crystalline morphology of etched fracture surface with different draw ratio PLLA oriented samples and fracture surface for foamed PLLA samples, and cell size distribution of (b) PLLA-F-400% and (c) PLLA-F-1000%

Figure 5 Schematic representations for the mechanisms of oriented foaming, (a) die drawing with different draw ratios, (b) SC-CO2 ectothermal treatment and (c) cell growth process

Figure 6 Mechanical properties of oriented and oriented microcellular foaming PLLA samples with different draw ratio



Figure 7 Biological evaluation characterization of oriented microcellular scaffold with different draw ratio, (a) cytoskeleton staining after 1, 3 and 5 days culture, (b) percentage of cell proliferation ability of PLLA-F-1000% in the extracts with different concentrations, (c) normalized relative cell proliferation of PLLA-F-400% and PLLA-F-1000%, (d) SEM of PLLA-F-400% cell morphology after 5 days of culture

 原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.05.075

 团队简介:

 生物医用高分子材料研究团队主要从事生物医用高分子材料、功能与智能响应高分子材料、车用高性能高分子材料、生物降解高分子材料等领域开展基础与应用研究。近年来,团队发表SCI论文50余篇,中文30余篇,申请及授权发明专利30项,实用新型20余项,主持项目30余项,其中省部级以上项目8项。

 作者简介:

 陈月铃,材料科学与工程学院2020级研究生,研究方向为高性能结构与生物医用材料,参与取向微孔骨修复材料的构筑及其仿生机理研究,透明耐热聚乳酸改性材料研制,高品质再生橡胶的自动连续生产技术与工艺等项目。申请并完成两项西华大学“西华杯”创新创业项目,获第五届中国创新创业挑战赛优秀项目奖。先后发表SCI论文3篇,中文核心期刊2篇。

 李正秋,工学博士,副教授,硕士生导师。四川大学博士,中国科学院博士后。主要研究方向为医用高分子材料结构与性能研究,生物降解、智能响应、生态环境高分子材料的开发与应用,以及高分子特种加工成型技术等。先后主持国家自然科学基金、四川省科技厅项目等省部级以上项目5项,主研中英桥国际合作与企事业单位委托项目10余项。发表SCI期刊论文20余篇,申报国家专利10余项。





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