Properties and Biocompatibility of Poly-3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate/ Poly-ε-Caprolactone Blends

Abstract

Blends consisting of the poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHBV) copolymer and poly- ε-caprolactone (PCL) were used to prepare polymer films by casting solution technique. The structure and physical-mechanical, and biological properties of the films were examined as influenced by the ratios of the blend components. The microstructure of the films was determined by the dominant component: the films had porous surface if the percentage of PHBV was higher than that of PCL and were relatively smooth if the dominant component was PCL. The highest elongation at break (190-368 %) was exhibited by the films prepared from the blends containing 5-25 % PHBV; at 25 % PHBV, local maxima of tensile strength (16 MPa) and Young’s modulus (529 MPa) were observed. Biocompatibility of the films prepared from the blends was studied in the culture of NIH 3T3 mouse fibroblast cells. Results of SEM and DAPI staining, determination of the number of attached cells, and MTT assay showed the absence of cytotoxic effects and high cell adhesion and proliferation, which in some cases were higher than on films prepared from pure PHBV and PCL. Thus, PHBV/PCL blends are suitable materials for constructing cell scaffolds for tissue engineering and other reconstructive technologies

Смеси, состоящие из сополимера поли-3-гидроксибутирата-3-гидроксивалерата (ПГБВ) и поли-ε-капролактона (ПКЛ), были использованы для получения полимерных пленок методом испарения из раствора. Исследованы структура, физико-механические и биологические свойства пленок в зависимости от соотношения компонентов смеси. Микроструктура пленок определялась преобладающим компонентом: пленки имели пористую поверхность, если содержание ПГБВ было выше, чем ПКЛ, и относительно гладкими при преобладании ПКЛ. Наибольшее значение удлинения на разрыв (190-368 %) отмечалось для пленок, полученных из смесей с содержанием 5-25 % ПГБВ; при 25 % ПГБВ наблюдались локальные максимумы предела прочности на разрыв (16 МПа) и модуля Юнга (529 МПа). Биосовместимость полученных из смесей пленок была изучена в культуре фибробластов мыши линии NIH 3T3. Результаты растровой электронной микроскопии, окрашивания DAPI, определения численности прикрепленных клеток и MTT-тест показали отсутствие цитотоксических эффектов и высокий уровень адгезии и пролиферации клеток, в ряде случаев превосходившие соответствующие значения для пленок, приготовленных из чистых ПГБВ и ПКЛ. Таким образом, смеси ПГБВ/ПКЛ являются материалами, подходящими для конструирования клеточных матриксов для тканевой инженерии и других реконструктивных технологий