PGCL：一种具有优异生物相容性和多功能性的生物高分子材料

PGCL（聚乙交酯-ε-己内酯共聚物，Poly(glycolide-co-caprolactone)）是一种生物可降解的聚合物，由乙交酯（glycolide，GA）和己内酯（caprolactone，CL）共聚而成。由于是PGA与PCL的共聚物，结合了均聚物PGA（聚乙交酯，聚羟基乙酸）的生物吸收性和PCL（聚己内酯）的柔韧性。因此在生物医学领域，尤其是组织工程和药物递送系统中，具有广泛的应用潜力。

PLA（聚乳酸，聚丙交酯），PGA，PCL以及它们的共聚物同属于脂肪族聚酯，由于具有良好的生物相容性、力学性能、加工性能和体内可完全降解吸收，从上世纪70年代开始陆续被FDA批准应用于临床。是最早也是目前最广泛应用的一类人工合成生物可降解高分子材料。国内陈学思院士团队率先开始了PLA的产业化项目（浙江海正），目前已实现年产4万吨并正在建设15万吨生产线，并陆续开发了PLA的临床产品，如可吸收螺钉、固定板、美容填充材料等（长春圣博玛）。

PGCL典型特征是具有可调的力学性能和降解性能。相对对PCL来说，PGA是一种刚性聚合物，其特点是高结晶度（45~55%）、高熔点（220~225℃）和高玻璃化温度（35~40℃）。由于具有很高的抗张强度和弹性模量，PGA常用于可吸收缝合线，目前国内和国外都已经有商品化产品。PCL最突出的特征是超低玻璃化温度（Tg＝-62℃）和低熔点（Tm＝57℃），在室温下呈橡胶态，是一种柔性材料。另外，PGA降解较快，一般2周后其强度损失50%，4周后就几乎没有任何机械强度，4～6月其碎片完全被体内吸收；而PCL降解时间需要2-4年，比聚乳酸（PLA）还要长（通常半年至1年半）。因此，通过两者的共聚比例可以调节PGCL共聚物的力学性能（如强度和软硬度）和降解性能。

在组织工程中，PGCL被用于制造支架，这些支架可以支持细胞生长和组织再生。PGCL支架具有开放的孔结构和较高的弹性，能够承受较大的伸长而不破裂，这使得它们在模拟生物组织（如血管）的机械动态环境中特别有用。此外，PGCL支架在水解过程中结晶度会增加，但晶体取向会降低，进而影响其生物降解性。在医学上，PGCL的降解和软硬度可调特性能够同时满足软组织和硬组织的修复需求。因此，在组织修复领域PGCL比大家熟知的PLGA共聚物更有优势［1-2］。

在药物递送领域，PGCL共聚物可以作为药物载体，用于控制药物的释放速率。PGCL的降解速率可以通过调整乙交酯和己内酯的比例来控制，从而实现药物的持续释放。而且，PCL与PGA共聚改善了PGA的溶解性，有利于包载各种药物［3］。这种特性使得PGCL在治疗需要药物长期释放的疾病（如癌症）中具有重要应用。

PGCL的生物降解性研究表明，其在非晶态和结晶态中的取向对生物降解性有显著影响。例如，拉伸的星形PGCL显示出比拉伸的线性形状更高的降解速率，并且降解随着拉伸比的增加而降低。这些研究为PGCL在生物医学应用中的优化提供了重要信息。

总的来说，PGCL作为一种多功能的生物材料，在科技领域应用前景广阔，不断有新的研究成果涌现，推动着生物医学材料科学的进步。

参考文献：

[1]Peibiao Zhang, Zhongkui Hong, Ting Yu, Xuesi Chen, Xiabin Jing. In vivomineralization and osteogenesis of nanocomposite scaffold ofpoly(lactide-co-glycolide) and hydroxyapatite surface-grafted withpoly(l-lactide). Biomaterials, 2009,30: 58–70.

[2]Peibiao Zhang, Haitao Wu, Han Wu, Zhongwen Lù, Chao Deng, Zhongkui Hong, XiabinJing, Xuesi Chen. RGD-conjugated copolymer incorporated into composite of poly(lactide-co-glycotide)and poly(l-lactide)-grafted nanohydroxyapatite for bone tissue engineering. Biomacromolecules   2011, 12(7): 2667–2680.

[3]Mengyang Zhou, Min Guo, Xincui Shi, Jie Ma, Shutao Wang, Shuo Wu, Weiqun Yan*,Feng Wu*, Peibiao Zhang*.Synergistically Promoting Bone Regeneration byIcariin-Incorporated Porous Microcarriers and Decellularized ExtracellularMatrix Derived From Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells. Front BioengBiotechnol. 2022 ,10: 824025.

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