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复旦大学俞麟教授和上海第十人民医院彭琛副研究员合作开发三模式生物成像技术用于揭示PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶体内降解机理
2020-07-07  来源:复旦高材生

  生物材料的可降解性给其临床应用带来了许多机遇,但同时也面临着诸多的挑战。特别是,可降解生物材料的体内降解行为对其体内功能的实现扮演着至关重要的角色。复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室俞麟教授与上海第十人民医院彭琛副研究员合作开发了一种三模式生物成像技术,能够用于实时监测合成聚合物在体内的降解行为,并以具有临床应用潜力的可注射的PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶作为演示材料验证了该多模式成像技术。


  团队分别设计合成了一种大分子荧光探针和一种磁共振成像造影剂。体外流变学测试表明,两种探针的引入不影响PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶体系的凝胶化行为。在小鼠皮下注射载有两种探针的PLGA-PEG-PLGA水凝胶后,能够通过超声、荧光和磁共振成像三者协同地示踪凝胶在体内的降解过程。将无损成像示踪与传统解剖观察相结合后,首次提出PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶体内降解过程的三阶段机理:PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶体内降解的第一阶段由表面溶蚀控制,随后转变为表面溶蚀与PLGA嵌段水解相结合的降解机制,而最后一阶段降解则由残余的PLGA嵌段水解机制起主导作用。在整个体内降解过程中,凝胶的含水量由于溶胀先呈现短暂上升,然后持续下降直到一个恒定的水平。研究还发现,溶蚀的PLGA-PEG-PLGA聚合物及其降解产物主要通过肝、胆和脾脏进行消除。因此,该研究不仅深入地揭示了PLGA-PEG-PLGA热致水凝胶在体内的降解过程,而且有助于推动该类水凝胶未来的临床应用。

  同时,该研究开发的多模态生物成像技术除了能够提供材料的形态学变化和代谢途径等信息之外,还可以无损地观察材料周围组织的炎症反应。进一步考虑到所使用的大分子荧光探针和磁性纳米颗粒具有合成简单、封装方便等优点,故该平台技术还很容易拓展并应用于其它可降解生物材料中。


  该研究成果以“Visualizing the in vivo evolution of an injectable and thermosensitive hydrogel using tri-modal bioimaging” 为题,发表于Small Methods 2020, 2000310,文章的第一作者为复旦大学高分子科学系博士生陈晓斌俞麟教授和彭琛副研究员为通讯作者,丁建东教授为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金和科技部重点研发项目的资助。


  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.202000310#

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