基于高通量筛选的Thiol - Ene点击化学体系下的高黏附骨粘合聚合物

基于高通量筛选的Thiol - Ene点击化学体系下的高黏附骨粘合聚合物

在全球范围内，每年有数以百万计的骨科手术过程中使用金属手术针和螺钉，但在复杂、粉碎性骨折或较小的骨骼手术中，其可用性受到限制。因此，用骨粘接剂材料代替这种植入物一直被认为是一种有吸引力的选择。然而，合成一种具有高粘接强度且简单易用的生物相容性骨粘接剂面临诸多挑战。

  为了快速鉴定生物相容性骨粘合剂的候选聚合物，帝国理工学院Adam D. Celiz教授团队采用高通量筛选策略来评估人间充质基质细胞( hMSC )对通过巯基-烯点击化学合成的聚合物库的粘附作用。Adam D. Celiz教授团队选择巯基-烯点击化学，这种多功能单体可以通过紫外线( UV )快速固化，同时尽量减少残留单体，并且它为从高通量筛选中确定的候选聚合物提供了一个可扩展的制造过程。该筛选方法确定了一种由单体1，3，5 -三烯丙基- 1，3，5 -三嗪- 2，4，6 - ( 1H、3H、5H) -三酮( TATATO )和季戊四醇四( 3 -巯基丙酸酯) ( PETMP )组成的共聚物( 1-S2-FT01)，其在90个聚合物库中支持最高的hMSC粘附。与现有的商业骨粘合剂相比，鉴定的共聚物( 1-S2-FT01)表现出良好的压缩和拉伸性能，并与骨粘合，其粘合强度与市售骨胶(如组织胶)相似。此外，这种细胞相容性聚合物支持h MSCs的成骨分化，并能将3D多孔聚合物支架粘附在骨组织上，使其成为一种理想的替代骨粘合剂，在骨科手术中具有广泛的用途。

通过对硫醇烯聚合物库的高通量筛选，我们发现 1-S2-FT01 树脂是一种很有前景的生物相容性骨粘合剂。这种树脂具有良好的 hMSC 粘附特性，即使在 SBF 中浸泡 3 周后也能显示出与骨骼相似的压缩和拉伸模量。这种树脂配方简单，固化时间短，非常适合应用于外科手术。1-S2-FT01 树脂的粘合强度非常适合粘合粉碎性或非承重性骨折，其粘合强度与市售骨胶的粘合强度处于同一数量级。与金属植入物相比，这种聚合物粘合剂的操作时间更短、整合性更好，应力屏蔽的可能性也更小，因此这种方法对于小骨或脆骨的复杂骨折非常有吸引力。与其他现有的聚合物骨粘合剂一样，我们预计 1-S2-FT01 不会在体内降解。不过，1-S2-FT01 与聚合物组织工程支架的粘合能力拓宽了其作为固定材料的应用范围，使其能够与骨再生方法相结合，从而提高适用性。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.3c12072