Method Article

Изготовление биоактивными, PCL основе "Self-установки" памятью формы полимеров Scaffold

DOI:

10.3791/52981

⸱

October 23rd, 2015

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, 2Department of Material Science and Engineering, Texas A&M University, 3Institute of Advanced Materials and Technology, University of Science & Technology Beijing

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Представляют интерес скаффолды, способные прилегать к черепно-челюстно-лицевым (CMF) костным дефектам, проявляя при этом остеопроводимость и биологическую активность. В данном протоколе описывается получение каркаса с памятью формы на основе поликапролактондиаакрилата (PCL-DA) с использованием метода выщелачивания частиц методом литья растворителем (SCPL) с использованием шаблона из плавленой соли и нанесением биоактивного полидофаминового покрытия.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тканевая инженерия была исследована как альтернативная стратегия лечения черепно-челюстно-лицевых (CMF) дефектов костей критического размера. Важным фактором успеха этого подхода является каркас, который способен конформно прилегать к неровному дефекту, а также обладает необходимой биоразлагаемостью, взаимосвязностью пор и биологической активностью. Благодаря своим свойствам восстановления формы и фиксации, каркасы из полимера с памятью формы (SMP) могут обеспечивать «самоподгонку» дефекта. Таким образом, после воздействия теплого солевого раствора (~60 ºC) каркас SMP становится податливым, что позволяет вручную прессовать его до неровного дефекта. Последующее охлаждение (~37 ºC) вернуло бы каркас в его относительно жесткое состояние в пределах дефекта. Для выполнения этих требований в настоящем протоколе описывается получение скаффолдов SMP, полученных с помощью фотохимического отверждения биоразлагаемого поликапролактондиакрилата (PCL-DA) с использованием метода выщелачивания частиц методом литья растворителем (SCPL). Для достижения взаимосвязанности пор используется матрица из плавленой соли. Для реализации биоактивности на поверхность стенок пор каркаса наносится полидофаминовое покрытие. Также описана характеристика поведения самоподгонки и памяти формы, взаимосвязанности пор и биоактивности in vitro.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В настоящее время считается золотым стандартом черепно-челюстно-лицевой (CMF) костный дефект лечения, трансплантация аутологичных добываемых трансплантатов затруднено сложными процедурами прививки, донор сайте заболеваемости и ограниченная доступность 1. Особая сложность формирует и фиксации жесткого аутотрансплантата плотно в дефект, чтобы получить остеоинтеграции и предотвратить резорбцию трансплантата. Тканевая инженерия была исследована в качестве альтернативной стратегии, чтобы аутотрансплантации и синтетических заменителей кости (например, кости цемент) 2,3. Решающее значение для успеха тканевой инженерии подхода является каркас с определенным набором свойств. Во-первых, для достижения остеоинтеграции, подмости должны образовывать тесные контакты с рядом костной ткани 4. Леса должны быть остеокондуктивный, позволяя миграцию клеток, питательную диффузии и neotissue 4,5 осаждения. Такое поведение, как правило, достигается с биоразлагаемой SCAffolds демонстрируя высокую взаимосвязанную морфологию пор. Наконец, каркас должен быть биологически активным, с тем чтобы содействовать интеграции и связей с окружающей костной ткани 5.

Здесь мы приводим протокол для подготовки тканевой инженерии эшафот с этими свойствами. Важно отметить, что это эшафот проявляет способность к "само-подходят" в нерегулярных CMF дефекты, связанные с его поведением с памятью формы 6. Thermoresponsive полимеры с памятью формы (SMPS), как известно, проходят под воздействием изменения формы, чтобы нагреть 7,8. У SMP состоят из "netpoints» (то есть химических или физических сшивок), которые определяют постоянную форму и "переключение" сегменты, которые поддерживают временную форму и восстановить постоянную форму. Сегменты переключения проявляют тепловой температуру перехода (Т транс), соответствующую либо стеклования (T G) или переход (Т м) в расплав полимера. В видерезультат, бухгалтерские фирмы может быть последовательно деформированы во временную форму при Т> Т транс, фиксированной в форме временного при Т <Т транс, и восстановились до постоянной форме при Т> Т транс. Таким образом, СМП леса может достичь "само-фитинг" в дефекта CMF следующим 6. После экспозиции, чтобы нагреть раствор (Т> Т транс), многопроцессорной леса станет податливым, разрешая общем подготовленные цилиндрические эшафот, чтобы быть ручной нажата в неправильной дефекта, с восстановление формы поощрения расширения эшафот с дефектом границы. После охлаждения (T транс), подмости бы вернуться к своей относительно более жесткой состоянии, с форма устойчивость поддержания своего нового временную форму в дефекта. В этом протоколе, многопроцессорной каркас изготовлен из поликапролактон (PCL), биоразлагаемый полимер изучена для регенерации тканей и других биомедицинских приложений 9-11. Для памятью формы, тысе Т м PCL служит Т транс и колеблется в пределах 43 ° С и 60, в зависимости от молекулярной массы PCL 12. В этом протоколе, Т транс (т.е. Т м) от помост 56,6 ± 0,3 ° С 6.

Для достижения Остеокондуктивность, был разработан протокол, чтобы SMP каркасов PCL на основе с высоко взаимопроникающих пор, основанный на методе 6,13,14 растворителем литья частиц выщелачивания (SCPL). Поликапролактон диакрилат (PCL-DA), (М п = ~ 10000 г / моль) был использован для обеспечения быстрого, фотохимической сшивки и растворяли в дихлорметане (ДХМ), чтобы позволить растворителей литье по шаблону соли. После фотохимического отверждения и испарения растворителя, шаблон соль удал выщелачивания в воду. Средний размер соль регулирует размер эшафот пор. Важно отметить, что шаблон соли сливают с водой перед растворитель под давлением, чтобы достичь пор interconnectiviТай.

Биологическая был придана SMP эшафот К в формировании месте в в polydopamine покрытия на стенки пор 6. Биологическая часто вводят в каркасах включением стеклянных или стеклокерамических наполнителей 15. Тем не менее, это может привести к нежелательным хрупких механических свойств. Допамин, как было показано, чтобы сформировать клейкий тонкий слой на polydopamine различных субстратов 16-19. В этом протоколе, СМП каркас был подвергнут слабощелочной раствор (рН = 8,5) дофамина с образованием nanothick покрытие polydopamine на всех поверхностях стенки поры 6. В дополнение к повышению гидрофильности поверхности для улучшения адгезии клеток и распространение, polydopamine было показано, что биологически активный в отношении образования гидроксиапатита (ГАП) при воздействии имитаторе жидкости тела (SBF) 18,20,21. На последнем этапе, подмости покрытием подвергается термообработке при 85 ºC (Т> Т транс) WHIch приводит к уплотнению эшафот. Термообработка ранее отметил, что важное значение для поведения форма эшафот памяти, возможно, из-за PCL кристаллические домены реорганизации в большей близости 14.

Мы дополнительно описать методы, чтобы охарактеризовать собственного облегающие поведение в неправильной модели дефекта, форма поведения памяти в терминах деформации управлением циклического тепловых испытаний механического сжатия (т.е. восстановление формы и формы неподвижность), морфологию пор, а в пробирке биологической. Стратегии Портной свойства эшафот также представлены.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. синтезирующий PCL-DA Макромер

  1. Запустите реакцию acrylation.
    1. Взвешивают 20 г PCL-диола (М н = ~ 10000 г / моль) в 250 мл круглодонную колбу, снабженную тефлоновой покрытой магнитной мешалкой.
    2. Растворите PCL-диола в DCM.
      1. Добавить 120 mLlof DCM в колбу (концентрации = 0,17 г / мл).
      2. Поместите резиновой пробкой свободно в горло колбы таким образом, чтобы избежать роста давления в то же время предотвращая испарение DCM.
      3. Перемешать раствор в течение ~ 30 мин при 250 оборотах в минуту ~ до полного растворения полимера.
    3. Добавить ~ 6,6 мг 4-диметиламинопиридина (ДМАП) в раствор и растворить при перемешивании.
    4. Поместите резиновой пробкой надежно в горло колбы. Разрешить решение, чтобы продолжить перемешивание.
    5. Через резиновую прокладку, аккуратно очистить колбу с N 2 за ~ 3 мин с помощью положительного N 2 вход иглы давление и открытый иглув качестве выхода.
    6. Снимите впускной N 2 и выход.
    7. Добавить 0,56 мл (4,0 ммоль) триэтиламина (Et 3 N) по каплям через стеклянный шприц, снабженный иглой, вставленной в резиновое перегородки.
    8. Добавить 0,65 мл (8,0 ммоль) по каплям акрилоилхлорида с помощью стекл нным шприцем, снабженный иглой, вставленной в резиновое перегородки.
    9. Вернуться вход N 2 в колбу и позволяют содержимое размешать при положительном давлении N 2 за ~ 30 мин.
    10. Предварительно разогрейте масляную ванну до 55 ° C.
    11. После отведенного ~ 30 мин, снимите впускной N 2 и заменить перегородку с конденсатором.
    12. Погрузите колбу в масляной ванне предварительно нагретой.
    13. Разрешить содержимое колбы перемешивают в течение 20 ч.
    14. После 20 часов отведенное, удалить колбу из масляной бани и позволяют охладиться содержимое, до комнатной температуры.
    15. С использованием роторного испарителя, удалить растворитель ДХМ из колбы.
  2. пurify сырой продукт PCL-DA.
    1. В колбу, добавить ~ 135 мл этилацетата и растворить неочищенный PCL-DA.
    2. Гравитация фильтровать раствор через фильтровальную бумагу в чистую 250 мл круглодонную колбу. (Примечание: решение может загустеть на фильтровальной бумаге, не всегда проходящий через Если это так, тщательно применять умеренный нагрев нагревательным пистолетом.).
    3. С использованием роторного испарителя, удалить этилацетат растворитель из колбы.
    4. В колбу, добавить ~ 140 мл ДХМ и растворить неочищенный PCL-DA.
    5. Передача содержимого с 500 мл делительную воронку.
    6. К воронке, добавить 13,5 мл 2 М карбоната калия (K 2 CO 3).
    7. Закрывают воронку. Аккуратно перемешать два слоя путем обращения воронку и осторожно вращая один или два раза, заботясь, чтобы выпустить давление через запорный кран. Повторите 3 раза.
    8. Установите крышку со слоем парафильмом и дают смеси, чтобы отделить O / N (~ 12 ч).
    9. Соберите дна, илиГанич слой в колбу Эрленмейера на 250 мл.
    10. Добавить ~ 5 г безводным сульфатом магния (MgSO 4) В колбу, и нежно вихревой.
    11. Плотность смесь фильтруют через фильтровальную бумагу качественного и в чистую 250 мл круглодонную колбу.
    12. С использованием роторного испарителя, удалить растворитель ДХМ из колбы.
    13. Сухой под высоким вакуумом, чтобы удалить остатки DCM. (Примечание: PCL-DA следует хранить в защищенном от света).
    14. Подтвердите acrylation с 1 H ЯМР 22,23.

2. Подготовка SMP строительные леса (рис 1)

  1. Подготовка слитый шаблон соль.
    1. Использование 425 мкм сито, чтобы получить хлорид натрия (NaCl) частиц ~ 460 ± 70 мкм в диаметре. (Примечание: Средний размер частиц может быть подтверждена из сканирующей электронной микроскопии [СЭМ] изображений с ImageJ программного обеспечения.) 14
    2. В стеклянный флакон 3 мл (ID = 12,9 мм), добавьте 1,8 г просеянного ранее NaCl.
    3. Медленно добавить, четырьмя порциями, 7,5 мас% (в расчете на массу соли) деионизированной воды (0,146 г) в пробирку. Смешать с помощью металлического шпателя после добавления каждой порции воды.
    4. Пробирку закрывают, завернуть в ткань и поместить вертикально в центрифужную пробирку. Центрифуга течение 15 мин при 3220 х г в.
    5. Снимите крышку и дайте высохнуть на воздухе O / N (~ 12 ч).
  2. В новом стеклянном флаконе, подготовить "макромера решение" путем объединения 0,15 г PCL-DA на мл DCM. (Примечание:. Для одного эшафот, ~ 1 мл раствора должна быть подготовлена) Крышка и перемешать раствор на высокой скорости на вихревом смесителе в течение ~ 1 мин.
  3. В новом стеклянный флакон 3 мл, подготовить "фотоинициатора решение" на основе 10% -ного 2,2-диметокси-2-фенил ацетофенон (DMP) в 1-винил-2-пирролидинона (НВП). Комбинат 0,115 г DMP в 1 мл НВП. (Примечание: Для одного эшафот, ~ 180 мкл требуется.) Cap, обернуть алюминиевой фольгой (чтобы блокировать свет) и перемешать раствор на высокой скорости на вихревом смесителев течение ~ 1 мин. (Примечание: Если подготовлен в передовой, решение должно быть в холодильнике и защищен от света).
  4. Заверните флакон, содержащий раствор макромера (за исключением крышки) с алюминиевой фольгой (блокировать свет) и добавить через пипетку 15% по объему (на основе общего объема раствора) макромера фотоинициатора раствора. Крышка и перемешать раствор на высокой скорости на вихревом смесителе в течение ~ 1 мин.
  5. Оберните ампулу, содержащую расплавленный шаблон соль (кроме крышки) с алюминиевой фольгой (чтобы блокировать свет) и добавить с помощью пипетки ранее подготовленный раствор макромер / фотоинициатора (~ 0,6 мл или до тех пор, пока шаблон полностью покрыта).
  6. Пробирку закрывают, завернуть в ткань и поместить вертикально в центрифужную пробирку. Центрифуга течение 10 мин при 1260 х г распределить макромера растворе в течение всего шаблона.
  7. Снимите фольгу, Открывать флакон и подвергать УФ-излучения (365 нм, 25 Вт) в течение 3 мин. Воздух сухой O / N.
  8. Снимите "содержащей соль scaffold "из флакона с помощью пинцета после выигрыша и разрыва в верхней части стеклянный флакон.
  9. В 400 мл стакане, готовят ~ 200 мл смеси вода / этанол растворителей (1: 1 по объему: объем).
  10. Поддержание каркас погружен в вода / этанол растворителей в течение 4 дней с ежедневных изменений растворителей.
  11. Снимите каркас из растворителя и воздушно-сухой O / N.

3. Применение Polydopamine покрытие для SMP строительные леса (рис 1)

  1. В 400 мл химический стакан, снабженный тефлоновым покрыта мешалкой, готовят ~ 200 мл раствора гидрохлорида допамина (2 мг / мл в 10 мМ трис-буфера, рН = 8,5, 25 ° C). Движение на ~ 150 оборотов в минуту.
  2. Поставьте одноразовую иглу (длина = 40 мм; калибр = 20) в эшафоте, ~ половина расстояния через эшафот. Оберните проволоку вокруг втулки иглы.
  3. Погрузите каркас (с втулки иглы над поверхностью раствора) в растворе перемешивание допамина анкерными провод к краю стакана.
  4. Дегазации каркас путем размещения шприца во втулку иглы и использовать его, чтобы вытащить воздух из помост. (Примечание: Дегазация завершается, когда нет больше воздуха не могут быть удалены, а решение полностью проникли на эшафот.)
  5. Поддержание каркас погружен в раствор с перемешиванием дофамина в течение 16 часов.
  6. Извлеките каркас из раствора и удалить иглу. Промыть дистиллированной водой и сушат в вакуумной печи при комнатной температуре в течение 24 ч.
  7. Поместите каркас в 85 ºC духовку на 1 час.
  8. Дайте каркас остыть до комнатной температуры. Окончательный цилиндрический каркас будет ~ диаметром 6 мм х ~ 5 мм высота.

4. Оценка "Self-установки" Поведение

  1. Подготовка "неправильную CMF дефектов модель", используя лист жесткого пластика, толщина которого составляет ~ 5 мм. С помощью сверла, чтобы создать вакуум внутри пластикового листа со средним диаметром немного меньше, чем ~ 6 мм, как показано на фиг.2А.
  2. В АВEaker, тепло деионизированной воды (представляющий клиническое использование солевой раствор) до температуры ~ 60 ° C.
  3. Поместите каркас в стакан ~ 60 ° С воды. Используйте пинцет, чтобы нажать на эшафот под поверхностью воды, обнажая все области к воде. Продолжайте ~ 2 мин или до леса заметно смягчился (рис 2B).
  4. Извлеките каркас из стакана и сразу нажмите (вручную) в модели дефекта.
  5. Дают остыть до комнатной температуры (~ 5-10 мин) (фиг.2с).
  6. Удалить из дефекта наблюдать новый, фиксированный временную форму и возвращение в относительно более жесткой положении (фигура 2D).

5. Тестирование Поведение памятью формы

  1. Использование динамического механического анализатора (DMA, например: в ТА Instruments Q800, используемый здесь), выполнить циклический-термомеханической деформации сжатия тест управлением на леске более двух циклов (N) для определения формы неподвижность (R F) иформировать восстановление (R R) (Рисунок 3).
    1. Равновесие при 60 ° С (Т) большой в течение 5 мин.
    2. Сжатие до максимальной деформации ε (т = 50%) при 50% / мин.
    3. Держите на е м (5 мин).
    4. Остудить до 25 ° С (Т) с низким и поддерживать в течение 10 мин, чтобы исправить временную форму.
    5. Снимите нагрузку.
    6. Измерьте максимальную нагрузку в свободной от стрессов состояние (е U).
    7. Reheat до 60 ° С (Т) большой и поддерживать в течение 10 мин, чтобы восстановить постоянную форму.
    8. Измерьте напряжение восстановленную (ε р).
    9. В то время как еще в 60 ° C (T) высокой, начать й цикл 2 (N = 2), сжимая эшафот до 50% от высоты восстановленного после 1-го цикла (N = 1).
    10. Повторите 5.1.3-5.1.8 Для N = 2.
    11. Рассчитать R F и R R для N = 1 и 2 с использованием следующих уравнений:
      R F (N) = [ε U (N) / ε м] R R (N) = [ε м - ε P (N)] / [ε м - ε P (N -1)]

6. Визуализация Размер пор и пор Взаимосвязанность

  1. Использование сканирующей электронной микроскопии (SEM; например FEI Quanta SEM, как используется здесь), наблюдать за размер пор и поры взаимосвязанность.
    1. С помощью пинцета держать SMP эшафот, погрузить в жидкий N 2 в течение 1 мин.
    2. Удалить из жидкого N 2 и разрушения вдоль середины помост с чистой лезвие бритвы.
    3. Использование углерода ленту, прикрепите один из СМП лесов половинки на образецЭтап с перелом поверхностью вверх.
    4. Sputter пальто с Au-Pt (~ 4 нм).
    5. Захват изображения SEM по рекомендованной ускоряющим напряжением 10-15 кВ (рис 4а).

7. Тестирование биологической активности в пробирке

  1. В 50 мл центрифужную пробирку, добавляют ~ 30 мл SBF 1X 24.
  2. Получить эшафот в своем первоначальном, цилиндрической формы литьевые постоянного. Отрежьте леску пополам (поперек круговой кромки), используя чистую лезвие.
  3. Поместите индивидуальный эшафот половину в подготовленную пробирку для центрифугирования и крышки.
  4. Поддержание трубку при 37 ° С на водяной бане в статических условиях без каких-либо изменений SBF.
  5. После 14 дней, удалить эшафот из SBF и сухой воздух в течение 24 часов.
  6. Использование углерода ленту, закрепите леску на стадии образца с перелом поверхностью вверх.
  7. Sputter пальто с Au-Pt (~ 4 нм).
  8. Захват изображения SEM в реоценил ускоряющее напряжение 10-15 кВ в (рис 4В).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В результате PCL на основе СМП леса способен себя облегающие модели в CMF дефекта (рис 2). После кратковременной нагреваться физиологический раствор (~ 60 ° C), цилиндрический каркас смягчает позволяя каркас быть вручную нажата в течение и расширить модели дефекта. После охлаждения до комнатной температуры, подмости фиксируется в новую форму, которая временно сохраняется при удалении от дефекта.

Поведение форма память о SMP помост количественно деформации управлением цикличе...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол описывает подготовку polydopamine покрытием, PCL основе эшафот, чьи самостоятельно установки поведения, а также остеоиндуктивность и биологическую активность, делает его интерес в лечении нерегулярных CMF костных дефектов. Аспекты протокола может быть изменен, чтобы изменить различные особенности эшафот.

Протокол начинается с acrylation из в PCL-диола, чтобы позволить УФ отверждения. В отчетный например, PCL-диол М п ~ 10000 г / моль. Тем не менее, путем соответствую...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы благодарят Texas A & M University Engineering и опытной станции (тройники) за финансовую поддержку данного исследования. Линдсей ногтей с благодарностью признает поддержку со стороны Техас & M Университет Луи Стокса Альянса для участия меньшинств (LSAMP) и Национального научного фонда (NSF) Высшей Программы исследований стипендий (GRFP). Давэй Чжан благодарит Техас & M University Диссертация стипендий.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Поликапролактон-диол (Mn ~ 10 000 г/моль)Сигма-Олдрич440752
Дихлорметан (DCM)Сигма-ОлдричD65100Высушенный на молекулярных ситах 4А
4-диметиламинопиридин (ДМАП)Сигма-ОлдричD5640
Триэтиламин (Et3N)Сигма-ОлдричT0886
АкрилоилхлоридСигма-ОлдричA24109
ЭтилацетатSigma-Aldrich319902
Карбонат калия (K2CO3)Sigma-Aldrich209619
Безводный сульфат магния (MgSO4)Хлорид натрия FisherM65
(NaCl)Sigma-AldrichS9888
2,2-диметокси-2-фенилацетофенон (DMP)Sigma-Aldrich196118
1-винил-2-пирролидинон (NVP)Sigma-AldrichV3409
ЭтанолSigma-Aldrich459844
Дофамина гидрохлоридSigma-AldrichH8502
Трис буфер (2 моль/л)FisherBP1759Используется при концентрации 10 мМ, pH = 8,5
СитоVWR47729-972
УФ-трансиллюминатор (365 нм, 25 Вт)UVP95-0426-02
ЦентрифугаEppendorf5810 R
Динамический механический анализатор (DMA)TA InstrumentsQ800
Распылитель высокого разрешенияCressington208HR
Сканирующий электронный микроскоп (SEM)FEIQuanta 600

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Neovius, E., Engstrand, T. Craniofacial reconstruction with bone and biomaterials: review over the last 11 years. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63, 1615-1623 (2010).
  2. Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. Bone grafts in craniofacial surgery. Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2, 125-134 (2009).
  3. Hollister, S. J., et al. Engineering craniofacial scaffolds. Orthod Craniofacial Res. 8, 162-173 (2005).
  4. Albrektsson, T., Johansson, C. Osteoinduction, osteoconduction and osseointegration. Eur Spine J. 10, S96-S101 (2001).
  5. Blokhuis, T. J., Arts, J. J. C. Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: Definitions, facts and myths. Injury. 42, S26-S29 (1016).
  6. Zhang, D., et al. A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects. Acta Biomater. 10, 4597-4605 (2014).
  7. Lendlein, A., Kelch, S. Shape-memory polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2034-2057 (2002).
  8. Hu, J., Zhu, Y., Huang, H., Lu, J. Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism, functionality, modeling and applications. Prog Polym Sci. 37, 1720-1763 (2012).
  9. Middleton, J. C., Tipton, A. J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials. 21, 2335-2346 (2000).
  10. Sun, H., Mei, L., Song, C., Cui, X., Wang, P. The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant. Biomaterials. 27, 1735-1740 (2006).
  11. Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century. Prog Polym Sci. 35, 1217-1256 (2010).
  12. Wang, S., Lu, L., Gruetzmacher, J. A., Currier, B. L., Yaszemski, M. J. Synthesis and characterizations of biodegradable and crosslinkable poly(ε-caprolactone fumarate), poly(ethylene glycol fumarate), and their amphiphilic copolymer. Biomaterials. 27, 832-841 (2006).
  13. Zhang, D., Petersen, K. M., Grunlan, M. A. Inorganic-organic shape memory polymer (SMP) foams with highly tunable properties. ACS Appl Mater Interfaces. 5, 186-191 (2012).
  14. Zhang, D., Burkes, W. L., Schoener, C. A., Grunlan, M. A. Porous inorganic-organic shape memory polymers. Polymer. 53, 2935-2941 (2012).
  15. Van der Stok, J., Van Lieshout, E. M., El-Massoudi, Y., Van Kralingen, G. H., Patka, P. Bone substitutes in the Netherlands-a systematic literature review. Acta Biomater. 7, 739-750 (2011).
  16. Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings. Science. 318, 426-430 (2007).
  17. Hong, S., et al. Non-covalent self-assembly and covalent polymerization co-contribute to polydopamine formation. Adv Funct Mater. 22, 4711-4717 (2012).
  18. Ryu, J., Ku, S. H., Lee, H., Park, C. B. Mussel-inspired polydopamine coating as a universal route to hydroxyapatite crystallization. Adv Funct Mater. 20, 2132-2139 (2010).
  19. Lee, Y. B., et al. Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials. Biomaterials. 33, 8343-8352 (2012).
  20. Wu, C., Fan, W., Chang, J., Xiao, Y. Mussel-inspired porous SiO 2 scaffolds with improved mineralization and cytocompatibility for drug delivery and bone tissue engineering. J Mater Chem. 21, 18300-18307 (2011).
  21. Ku, S. H., Ryu, J., Hong, S. K., Lee, H., Park, C. B. General functionalization route for cell adhesion on non-wetting surfaces. Biomaterials. 31, 2535-2541 (2010).
  22. Schoener, C. A., Weyand, C. B., Murthy, R., Grunlan, M. A. Shape memory polymers with silicon-containing segments. J Mater Chem. 20, 1787-1793 (2010).
  23. Zhang, D., Giese, M. L., Prukop, S. L., Grunlan, M. A. Poly(ε-caprolactone)-based shape memory polymers with variable polydimethylsiloxane soft segment lengths. J Polym Sci Pol Chem. 49, 754-761 (2011).
  24. Kokubo, T., Takadama, H. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity. Biomaterials. 27, 2907-2915 (2006).
  25. Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds. Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).
  26. Yang, Q., Chen, L., Shen, X., Tan, Z. Preparation of polycaprolactone tissue engineering scaffolds by improved solvent casting/particulate leaching method. J Macromol Sci Phys. 45, 1171-1181 (2006).
  27. Madbouly, S. A., Kratz, K., Klein, F., Lüzow, K., Lendlein, A. Thermomechanical behaviour of biodegradable shape-memory polymer foams. 2009 MRS Spring Meeting, 1190, Mater Res Soc Symp Proc. (2009).
  28. Luo, X., Mather, P. T. Preparation and characterization of shape memory elastomeric composites. Macromolecules. 42, 7251-7253 (2009).
  29. Lendlein, A., Schmidt, A. M., Langer, R. AB-polymer networks based on oligo(ɛ-caprolactone) segments showing shape-memory properties. Proc Natl Acad Sci. 98, 842-847 (2001).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Shape Memory PolymerSolvent Casting Particulate LeachingPolycaprolactone DiacrylatePolydopamine CoatingSelf fitting ScaffoldPore InterconnectivityScanning Electron MicroscopyHydroxyapatite FormationCranio maxillofacial DefectBioactive Scaffold

Related Articles