聚乙烯亚胺在骨组织工程中的研究进展和应用前景

黄艺轩; 杜斌; 刘锌; 袁鑫玮; 席洪钟; 郭铭滨; 麦健斌

摘要：背景:聚乙烯亚胺作为一种阳离子聚合物,目前在医学的诸多领域已得到广泛的研究,凭借自身丰富的胺基基团和阳离子电荷,使其具备易修饰性和静电吸附性,这些特性运用于骨组织工程中,具有潜在的优势与前景.目的:总结目前聚乙烯亚胺在骨组织工程的研究进展,并且对其用于骨组织工程中的应用前景作了讨论与展望.方法:检索2000年1月至2022年3月PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库中相关文献,英文检索词:"polyethyleneimine,bone tissue engineering,bone tissue regeneration,bone tissue repair,regenerative medicine,drug delivery";中文检索词:"聚乙烯亚胺、骨组织工程、骨组织再生、骨组织修复、再生医学、药物递送",最终纳入57篇文献进行综述分析.结果与结论:①基于基因技术利用聚乙烯亚胺与成骨相关基因形成的复合物是一种高效的基因载体,能够诱导种子细胞表达成骨相关的细胞因子,促进成骨分化;通过与不同基团进行修饰,可以实现在不影响聚乙烯亚胺转染效率的同时尽可能的降低对间充质干细胞等种子细胞的毒性,但是对于DNA和聚乙烯亚胺链的长度、聚乙烯亚胺的电荷密度、结构和化学修饰以及氮/磷酸盐等关键参数未达成共识.②聚乙烯亚胺作为表面涂层或直接与支架材料形成复合物制备的骨缺修复支架,在支架的生物相容性、降解速率、孔隙大小和机械强度方面均有优化;同时聚乙烯亚胺及其衍生物应用于骨缺损修复支架可以赋予支架抗菌性和增强促血管生成的能力.③体内加载成骨诱导因子方面,聚乙烯亚胺搭载的成骨诱导因子基因在体外细胞实验中具有高效的转染能力,负载在支架上植入骨缺损动物模型体内则能提升支架的生物相容性,具有理想的骨缺损修复效果,并且未有严重的不良反应报道,但是对于基因的异位插入及促成骨蛋白的异位表达仍然是目前存在的问题.④为实现药物骨靶向递送,聚乙烯亚胺凭借自身丰富的可修饰基团,成为了靶头与药物载体之间连接的"桥梁".⑤基于双膦酸盐类、刺激响应性系统及生物素亲和素系统的药物靶向递送方式向骨修复支架靶向持续递送促成骨的药物目前尚未见报道,但聚乙烯亚胺目前在药物递送领域的应用提供了实现该想法的可能,未来值得进一步探索.