摘要:
由胆汁酸制成的材料可以受益于这些天然化合物的优良生物相容性和刚性骨架。为了解决形状记忆聚合物（SMPs）在生物医学应用中的生物相容性问题，以胆汁酸为硬段，低聚乙二醇为软段，通过一锅法合成了一系列聚氨酯（PU）。这些聚合物可以容易地加工成皮肤状纤维、管、条等，具有可调的机械性能，例如，断裂伸长率（483%）和高拉伸强度（40.9MPa）。它们的玻璃化转变温度分布范围很广，使它们能够表现出双重、三重和四重形状记忆效应（SME）。由于分子间的相互作用，这些PU在拉伸强度为1.5 h时显示出最大的96%的自修复效率。体外细胞毒性试验、溶血试验和体内愈合试验均表明其具有良好的生物相容性和生物安全性。这些生物衍生的PU提供了一种易于制造的形状记忆聚合物的选择，具有良好的组织相容性，适用于外科缝合线，人造肌肉和软材料。
机理：
胆汁酸是天然存在的类固醇，大量存在于动物的胆汁中。它们具有带有多个官能团的刚性甾体骨架，[10]并且已被用作合成生物聚合物的理想构建块。[2e我们已经使用胆汁酸来构建用于自组装、药物递送的聚合物[12]，并作为可生物降解的材料。[13]胆汁酸衍生聚合物的降解产物没有引起酸毒性，因为它们的pKa值（Δ 5.0）比脂肪酸（Δ 3.0-4.0）制成的聚合物高。[14]将胆汁酸掺入PU中可以提供具有良好生物相容性和多功能性的材料。因此，我们通过一锅聚合法使用胆酸（一种初级胆汁酸）作为PU的硬段和低聚（乙二醇）作为PU的软段（方案1a）开发了一系列线性PU（PU-CA-EGn），并测试了它们作为由于其形状记忆特性而具有自紧特性的智能缝线的用途（方案1b）。
图文简介
方案1：a）PU-CA-EGn的合成路线，B）由IR激光触发的PU-CA-EGn的自紧缝合，c）PU-CA-EGn中的动态相互作用。
图1 ：照片显示了各种样品的易加工性和机械性能。a-c）通过（a）浸涂和（B）电纺丝制造的PU-CA-EG 4的管状产物。（c）不同PU-CA-EGn样品（拉伸速率为100 mm min-1）和d）具有各种拉伸速率的PU-CA-EG 4的应力-应变曲线。
图2：PU-CA-EG 4的形状记忆特性：a）用蓝色标记物染色的PU-CA-EG 4的数字照片，显示加热至80 ℃持续5秒后的形状恢复，和B）相应的双重形状记忆曲线。c）显示三重和四重SME恢复过程的数字照片，以及d）热触发和红外触发自紧缝线的潜在应用。
图3 ：PU-CA-EG 4样品的自修复性能。a）应变-应力曲线（在5 mm min-1下的拉伸速率），和B）在不同时间段愈合后切割样品和原始样品的韧性、拉伸强度。
图4 ：在PU-CA-EG 4提取物中培养1天和3天的L929（a）和3 T3（B）细胞的细胞活力。L929（c）和3 T3（d）细胞在PU-CA-EG 4提取物中浸泡1天和3天后的CLSM图像。比例尺：500 μm。
图5：a）显示PU-CA-EG 4缝合后IR诱导自紧过程的数字照片，B）分别用PU-CA-EG 4、PGA和尼龙缝线缝合5天和10天后的伤口表面图像。
图6：（a）第5天和（B）第10天使用三种不同缝线的缝合伤口部位的H&E细胞染色图像。黄色箭头：浆细胞;绿色箭头：淋巴细胞;蓝色箭头：巨噬细胞。
图7：（a）第10天缝合伤口部位的Masson染色图像，（B）（a）中黄色矩形区域的相应放大，和（c）（B）中胶原过滤图像。蓝色区域：胶原纤维或细胞;红色区域：毛囊或脂肪组织;黑色区域：细胞核。
结论
总之，通过一锅聚合法开发了主链中含有胆汁酸作为硬段和低聚乙二醇作为软段的PU。所得纤维显示出优异的机械性能，包括断裂伸长率、拉伸强度和负载能力。聚合物链之间的多重动态相互作用赋予了PU具有多重SME和良好的自修复性能。我们已经证明了它们在生物医学应用中的潜力，例如外科缝合线，人造肌肉和医用绷带。体外细胞毒性试验和溶血试验，以及体内伤口愈合后，显示出良好的生物相容性和止血效率。这些聚合物的生物相容性使它们成为其他需要形状记忆性能的潜在应用的有吸引力的候选者。
制备：
胆酸基PU（PU-CA-EGn）的制备：根据先前的报道合成胆酸乙二醇（CA-EG）。[21]简言之，将CA-EG（1.5g，3.3mmol）和EGn（3.3mmol）加入到25 mL圆底烧瓶中，然后加入IOmL无水DMF。将混合物在室温下搅拌直至溶解，然后抽真空10分钟。然后将混合物在80 °C下搅拌，并抽真空另外10分钟。然后，在N2气氛下将HDI（1.55g，9.24mmol）和0.5重量% DBD快速加入烧瓶中，并将反应混合物在80 °C下搅拌3小时。将溶剂在空气干燥烘箱中在80 °C下蒸发48小时，得到PU-CA-EGn样品。这里，EG的下标中的数字表示重复单元（EG）的平均数。
DOI: 10.1002/adfm.202412565
注：文章内容仅代表小编观点，如有侵权请联系小编修改或删除！
