聚乳酸/量子点复合多孔支架的制备及其体内活体光学成像研究

组织工程学的诞生极大地推动了科学家对可降解聚合物多孔支架的研究。当支架植入动物体内后，如果能对可降解聚合物结构和性能的变化过程进行实时活体检测，将会大幅度地减少实验动物和实验支架样品的使用数量，从而极大地缩短研究周期、降低研究成本。本项目旨在将经过表面修饰、具有稳定高效发光的量子点与聚乳酸复合，制备均匀分散、带有直观高效荧光标记的聚乳酸/量子点纳米复合多孔支架，对支架进行系列体外的理、化、生性能和体外降解的荧光成像研究后，通过活体光学成像技术对多孔支架的体内降解过程及组织学功能进行可视化动态研究，达到仅通过荧光图像的发光强度、发光区域、量子点随着支架的降解而发生迁移等相关信息就能准确评估材料在体内的降解特性与组织学功能的目的，从而建立并完善近红外激发、可视化的多孔支架荧光标记和活体检测技术，为当前组织工程学研究提供一种更为直观有效的方法，并可以为支架内所含药物的控制释放行为的研究提供参考。

聚乳酸及其共聚物因为具有良好的可生物降解性、生物相容性和安全性而被广泛用作药物释放体系的载体、手术缝合线、组织修复材料等各方面。而对于可降解材料的体内降解的监测目前还没有有效的方法和手段。如果使材料带上有效的荧光标记，则有可能通过监测材料降解过程中荧光效应的改变，动态判断材料的体内降解进程。.项目首先制备了聚乳酸/量子点纳米复合材料，研究了聚乳酸/量子点纳米复合材料的各项性能后，重点研究了量子点的加入对聚乳酸结晶行为的影响；复合材料的细胞毒性、体外降解行为。结果表明量子点具有良好的荧光效应、粒径较均一(约5nm)、分散性好、无团聚。差示扫描量热仪(DSC)熔融曲线显示，量子点的加入使得聚乳酸的结晶峰明显往高温方向移动。热失重结果表明，将量子点与聚乳酸复合后，聚乳酸的热稳定性显著下降。量子点和聚合物相容性良好且在PLA结晶过程具有很强的异相成核作用，晶体的大小和结晶程度可以由调节量子点的添加量和结晶时间来控制。细胞毒性测试结果证实了复合支架无细胞毒性。在体外降解过程中，量子点的存在加速了PLA的降解速率，分子量分布更宽。在84周的降解过程中，复合支架的光致发光(PL)强度随着降解的进行近乎匀速的下降。.采用简单的溶液浇铸法制备了不同硒化镉-硫化锌核壳结构量子点含量的QDs/乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)纳米复合材料薄膜，研究了QDs对PLGA物理性能及体外降解行为的影响。荧光光谱分析结果显示QDs与PLGA复合后仍具有稳定优异的发光性能，且发光强度随QDs含量增加而加强。在体外降解的研究中，量子点的加入加快了PLGA的降解速率；磷酸盐缓冲液的pH值结果也显示量子点加入后PLGA降解加快，而复合材料的荧光效应而随着降解的进行而逐渐减弱。以上结果证明CdSe-ZnS QDs/PLGA纳米复合材料可采用简单的溶液浇铸法成功制备，且可通过检测QDs/PLGA的荧光效应变化来监测PLGA的降解进程。此外，细胞毒性实验结果发现，在本实验所使用的量子点浓度下，对细胞的生长没有影响。.采用自主发明的一锅法制备了聚乙烯醇/ZnO量子点纳米复合材料，本方法不需要分离提纯ZnO量子点，紫外-可见分光光度计、荧光光谱证实了材料具有优异稳定的发光性能；XRD、TEM测试结果表明4纳米左右的量子点均匀分散在PVA基体中。本材料在生物医学领域和光学显示领域有潜在的应用前景。