两种不同形状和结构的PLA/PCL植入物的3D打印和表征

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植入物作为一种药物剂型,具有局部靶向给药、长期控释药物、提高局部药物浓度、减少毒副作用、在局部起到机械支撑作用等优势。3D打印出现于上世纪80年代,是一种以数字模型为基础,通过增材制造进行实物制备的技术。目前,3D打印技术在众多领域应用广泛,在医药领域已经用于片剂、植入剂、微球等的制备以及生物打印。本研究利用3D打印技术进行了两种不同形状和结构的PLA/PCL植入物的制备,并对其进行了表征。我们利用3D打印制备了表面多孔的中空子弹状植入物,并将其用作抗肿瘤药物环磷酰胺的载体。我们设计了表面多孔的中空子弹状植入物模型,利用传统的平台式3D打印机和生物可降解材料聚乳酸(polylactic acid,PLA)进行植入物的制备,并在植入物的内腔中载入抗肿瘤药物环磷酰胺和脂溶性基质卵磷脂/十四醇,最后,利用PLA溶液对植入物进行了包衣。对所制备的植入物,我们进行了释药行为的研究,结果表明,植入物中药物的释放周期可以从几天到超过一个月。植入物侧面孔的大小和载药基质的加入对药物的释放行为影响不大,而PLA包衣的厚度可以有效调节植入物内部环磷酰胺的释放行为。利用扫描电镜对植入物的表面和横截面进行微观结构的观察,结果表明3 D打印的植入物具有致密的整体结构,表面有平行的凹槽,这是由3 D打印逐层叠加的工艺特点造成的阶梯效应。在释放前和释放1个月后,植入物的PLA包衣层都光滑致密,完好无损,表明环磷酰胺从植入物中的释放行为是通过其从PLA膜渗透。我们设计了多种结构的圆筒状植入物,利用定制的旋转式3D打印机和生物可降解材料聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)进行植入物的制备,并对所打印的圆筒状植入物进行了一系列的表征。我们所设计制备的圆筒状植入物具有支架的不同结构,包括螺旋形支架、Z形支架、方格形支架。首先,对所制备的圆筒状植入物的精度进行了表征,包括植入物的长度、直径、质量和支架筋的直径,结果表明,3D打印的PCL圆筒状支架各参数的SD值小,打印精度高。利用径向力测试仪对不同结构的支架进行了径向力测定,结果表明,通过调整PCL圆筒状支架的结构,可以改变其径向力的大小。利用扫描电子显微镜对聚己内酯支架的微观结构进行了观察,结果表明,丝径大于喷头直径的支架表面由致密排列的圆球状颗粒组成,而丝径小于喷头直径的支架表面光滑、致密、完整,无缝隙。最后,我们利用DSC对打印成圆筒状支架的PCL的结晶度进行了表征,结果表明,丝径较细的螺旋形植入物有着更高的结晶度,因其在打印中受到拉伸。综上所述,我们成功地利用3D打印技术制备了两种不同形状和结构的植入物,分别是子弹状植入物与圆筒状植入物。两种植入物均由生物可降解性材料制备而成,分别是聚乳酸和聚己内酯。子弹状PLA植入物加载抗肿瘤药物环磷酰胺,可以起到长期稳定释放药物的作用;圆筒状PCL植入物可用作支架,起到扩张狭窄腔道的作用。3D打印技术在植入物的制备中表现出其独有的优势。
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