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形状记忆聚合物应用广泛，但现有材料存在不足。研究人员以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为偶联剂，合成链扩展聚（L - 丙交酯 - 共 - 乙交酯 - 共 - 己内酯）三元共聚物（PLGC）并制备支架。结果显示该材料性能提升，细胞毒性低。有望用于骨修复，意义重大。
在生物医学和工程领域，形状记忆聚合物（SMPs）是一类神奇的 “智能” 材料，能对外界刺激做出形状改变的响应，广泛应用于从医疗设备到航空航天工程等诸多领域。可降解的形状记忆聚合物（BSMPs）因具有生物相容性和可在体内降解的特性，在医学应用中备受关注，比如制作心血管支架、自收紧缝合线等。
然而，当前的 BSMPs 材料并非完美无缺。以聚（L - 乳酸）（PLLA）为例，它虽有良好的生物相容性和可降解性，但存在脆性大、熔体强度和热稳定性差的问题，限制了其在实际应用中的表现。为了解决这些问题，研究人员一直在寻找更好的材料或改进方法。
在这样的背景下，来自泰国清迈大学的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们旨在提升生物相容性支架的形状记忆性能，以满足骨组织工程等医学领域的更高需求。研究人员通过以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）作为偶联剂，成功合成了链扩展的聚（L - 丙交酯 - 共 - 乙交酯 - 共 - 己内酯）三元共聚物（PLGC），并利用冷冻干燥技术制备出形状记忆支架。
这项研究意义非凡。首先，合成的材料极大地提升了形状记忆性能，宏观恢复时间仅需 30 秒。其次，少量的 HDI（0.0075 mol%）就能显著提高材料的力学性能，断裂应力从 8.1 MPa 提升到 18.1 MPa，拉伸强度从 10.3 MPa 提升到 18.4 MPa ，应变恢复率高达 99.4%。最重要的是，细胞毒性测试表明该材料无毒，并且在 PLGC - 0.0075 mol% HDI 支架上培养的人骨肉瘤细胞系（MG - 63）相对细胞计数更高（157%），矿物质生成量更多（570nm 处吸光度增强 8 倍），细胞活力更好，这意味着该支架在骨组织工程中具有巨大的应用潜力，有望用于修复各种骨缺损。此研究成果发表在《European Polymer Journal》上。
研究人员开展研究时用到了几个关键技术方法。在材料制备方面，采用开环聚合（ROP）技术，以锡（II）- 正丁醇盐（Sn (OnBu)2）为引发剂、HDI 为偶联剂合成 PLGC 三元共聚物；利用冷冻干燥技术将其制成支架。在性能检测上，通过力学测试评估材料的强度等力学性能，运用细胞毒性测试（使用 L929 细胞系）和细胞增殖实验（使用 MG - 63 细胞系）来检测材料的生物相容性。
下面来具体看看研究结果：
- PLGC 三元共聚物的合成与制备：通过开环聚合成功合成了 PLGC 三元共聚物，产物为白色颗粒，产率超 80%，且组成比例与投料比偏差不超 2%。利用冷冻干燥技术将其制成均匀的白色圆柱形支架，并存放在湿度不超 20% 的干燥器中。
- 力学性能研究：研究发现，仅添加 0.0075 mol% 的 HDI，就能有效提升 PLGC 的断裂应力和拉伸强度，增强了材料的力学性能。
- 生物相容性研究：使用 L929 细胞系进行细胞毒性测试，结果表明含 HDI 和不含 HDI 的 PLGC 形状记忆材料均无毒。用 MG - 63 细胞系进行增殖实验，结果显示在 PLGC - 0.0075 mol% HDI 支架上培养的细胞，相对细胞计数、矿物质生成量和细胞活力都明显优于其他支架。
研究结论表明，一系列 PLGC 三元共聚物被成功设计和制备，其中 LL:GA:CL 组成为 65:5:30 的材料最适合作为生物医学应用的形状记忆支架。首次证明在本体条件下用 HDI 偶联剂可成功扩展 PLGC 三元共聚物链，HDI 浓度增加会使 PLGC 三元共聚物材料的分子量和特性粘度增加，同时孔径减小。
该研究为生物相容性支架材料的发展开辟了新方向。其成果不仅为骨组织工程提供了性能优良的支架材料，也为其他需要形状记忆材料的医学领域提供了参考。未来，有望基于此研究进一步优化材料性能，拓展其在更广泛医学领域的应用，为解决更多的医学难题提供有力支持。
