研究背景：

生物可吸收和可生物降解聚合物由于其根据相关细胞或组织的要求可调节的特定性能，已被广泛用于制备靶向和受控的药物释放系统。在药物递送制剂中使用聚合物提供了许多好处（例如，方便，安全和易于管理，低成本的制造工艺），可以超越传统剂型的药代动力学限制（例如，在短半衰期药物的情况下频繁给药，难以获得稳定状态，药物浓度波动）。此外，生物可吸收聚合物混合物为植入式设备的创新涂层的制造开辟了新的前景，作为升级传统医疗设备生物功能和性能的有效策略。因此，正确选择与聚合物涂层的机械强度、可调谐和可控亲水性以及可降解性相关的特征将对金属植入物的改进产生重大影响。

本文提出的用基于聚己内酯-聚乙二醇聚合物共混物（进一步表示为：PCL-blend-PEG）的涂层修饰的金属植入物满足了具有高度的生物相容性和可生物降解性，具有良好的机械性能和生物活性分子的优先控制释放速率的特殊要求。

另外，只有有限数量的研究集中在设计和评估药物相关的PCL/PEG生物材料及其相应的降解，形式包括胶束，静电纺丝纤维，聚合物囊泡，支架和纳米颗粒。此外，应该强调的是，关于PCL基薄膜降解行为的信息很少。原因与难以彻底观察这种低重量生物材料的降解行为以及涂层的长期降解有关。

研究内容：

罗马尼亚国家激光、等离子体和辐射物理研究所的加布里埃尔·索科尔教授团队研究了PCL-blend-PEG涂层的行为及其在暴露于特定电腐蚀机制时在模拟体液（SBF）中的长期稳定性。通过PCL-blend-PEG在SBF中浸泡长达16周的聚合物失重测量来评估聚合物涂层的降解行为，并与电化学实验产生的降解行为相关，并使用广泛的成分和表面分析（FTIR、GIXRD、SEM 和润湿性调查）充分支持了结果。最后，评估了DC法获得的具有不同PCL与PEG比率的共混涂层在人间充质干细胞（MSC）和内皮细胞（EC）上的生物相容性。

主要研究结果：

图1：浸涂（DC）实验装置：（A）聚合物沉积工艺示意图：1.浸渍;2.聚合物层的形成;3.干燥。在这个阶段，溶剂蒸发与凝胶过程同时发生，根据Landau-Levich理论估计所得涂层的厚度。（B） 实验室设置的照片。

图2：降解试验设置：（A）示意图说明;（二）实验室设置照片。

图3：聚己内酯 （PCL） 浸涂聚合物薄膜的典型 FTIR 光谱（绿色）;聚乙二醇混合物（黑色）;聚己内酯-聚乙二醇混合物（PCL-blend-PEG）（1：3）（红色）;PCL-blend-PEG （3：1） （蓝色）。

图4：浸涂薄膜的XRD衍射图：PCL（粉红色）;聚乙二醇（黑色）;PCL-混合聚乙二醇 （1：3） （红色）;PCL-blend-PEG （3：1） （蓝色）。

图5：水滴在以下方面的典型图像：（a） 钛基板;（b） PCL;（c） 钉住汇率;（d） PCL-混合-PEG （3：1）;以及（e）PCL-混合-PEG（1：3）。所有接触角均以十六进制度为单位。CAL对应于液滴左侧的接触角，而CAR代表右侧的接触角。

图6:相对质量损失曲线说明了在 37 °C 下在 SBF 中进行动态测试期间聚合物涂层的降解行为。（a）简单PCL;PCL-blend-PEG （3：1）、PCL-blend-PEG （1：3） 涂层相应的降解时间为16周；（b）简单PEG涂层分别120 分钟。

图7：简单PCL和PCL-blend-PEG涂层的代表性SEM图像，在第一张图中描绘，黄线左侧：降解前（第1列）和在SBF中在37°C下降解8周（第2列）和降解后16周（第3列）。面板的最后一行分别描绘了降解前（第1列）和在SBF中在37°C下降解30分钟（第2列）和降解120分钟（第3列）后的简单PEG薄膜。SBF电化学测量后的涂层形态显示在黄线右侧的第二个面板中。

图8：涂层和裸钛基板的动电位极化曲线。

图9：在通过DC方法沉积的PCL-blend-PEG涂层上生长的内皮细胞的细胞活力测定。分别使用钙黄绿素AM和乙锭同源二聚体-1（20×;比例尺= 50μm）通过荧光显微镜检测活（绿色）和仍然附着的死（红色）细胞（用箭头标记）。

图10：间充质干细胞（上图）和内皮细胞（下图）的荧光显微镜图像，分别在9天和3天后粘附，接种在由DC沉积的PCL-blend-PEG涂层上。肌动蛋白丝用Alexa Fluor 488偶联鬼笔环肽（绿色）标记（上面板20×;比例尺= 50μm;下面板40×;比例尺= 20μm）。

研究结论：

将PCL和PCL-blend-PEG涂层浸入SBF长达16周的SEM显微照片显示降解行为取决于涂层的聚合物成分。此外，原始涂层的微观结构特征会影响浸入SBF后的降解过程中的表面改性。在PCL的涂层中，可以观察到肺泡形态。已鉴定空腔的大小和数量会随着PEG含量的增加而变化。此外，PEG含量较高的样品揭示了层流形态。浸泡在SBF中后，PCL含量较高的样品表现出较大的凹坑和孔洞，而PEG含量较高的样品的特征是表面侵蚀更均匀。电化学结果与浸泡测试期间获得的数据一致，并提供了关于共混涂层在长降解期下行为的扩展视图。在SBF中浸泡16周后，在PCL-blend-PEG样品上收集的ATR FTIR光谱表明，PCL是涂层中唯一剩余的成分。荧光显微镜研究证实，这些涂层是人间充质干细胞（MSCs）和内皮细胞（ECs）粘附和扩散的充分底物，保留了它们的表型。

参考文献：

Long-Term Evaluation of Dip-Coated PCL-Blend-PEG Coatings in Simulated Conditions

原文链接：

https://doi.org/10.3390/polym12030717