生物活性玻璃/改性明胶复合支架的制备及性能研究
发布时间：2022-01-17 09:28
创伤、肿瘤切除、畸形矫正及感染等原因均会造成骨缺损。目前,治疗骨缺损的“金标准”是自体骨移植,但供骨来源有限,且对患者造成二次创伤。异体骨来源广泛,但存在免疫排斥和感染血源性病毒等风险。骨组织工程支架材料的出现为骨缺损治疗提供了新思路,然而目前科研和临床上使用的骨修复材料均存在不足。因此,研发出一种能够满足临床需要、有效促进骨组织再生的支架材料具有重要意义。生物活性玻璃/改性明胶复合支架材料从结构和成分上仿生天然骨基质,具有良好的生物相容性和成骨性能,在骨修复领域具有广泛的研究。本文主要围绕生物活性玻璃/改性明胶复合支架的制备及其性能研究展开工作,内容主要分为三部分:采用溶胶-凝胶法结合模板法,制备具有良好分散性的生物活性玻璃（BG）和掺锶生物活性玻璃（Sr-BG）,并对其理化性能进行研究;采用逐步交联法结合冷冻干燥法制备具有连通多孔结构的生物活性玻璃/改性明胶（BG/GelMA）复合水凝胶,并对其理化性能和生物学性能进行研究;采用3D打印技术制备结构可控的生物活性玻璃/改性明胶/海藻酸钠（BG/GelMA/Alg）复合支架,并研究掺锶对3D打印支架的理化性能和生物学性能的影响。采用溶...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨细胞调控骨重建平衡[8]
和抗原呈递）。随后，破骨细胞和异物巨细胞开始分解植入材料局部微环境。树突状细胞将摄入的有效抗原（如坏死细胞和组体液免疫细胞（T 细胞），并释放细胞因子改变免疫环境，启动和性免疫应答；同时激活成骨细胞分化，并在材料表面形成新骨界功能负荷和机械应变的影响，骨细胞将机械应力转变为生物细胞和破骨细胞的骨形成和骨吸收过程。学揭示了适当的炎症反应有利于新骨的形成，而目前评价骨组织成骨过程中常常忽略了材料与免疫细胞（如巨噬细胞，树突状的关系。材料的化学成分、表面特性（表面电荷、拓扑结构和弹孔隙率等会影响宿主的炎症反应（图 1-2）。因此，在研究和开发料过程中，可通过改变材料的特性来调控免疫微环境，以提高材成能力[21, 22]。
其化学组分为 46.1mol%SiO2-24.4mol%Na2O-26.9mol%CaO-2.6mol%P2O5四元系统。以 45S5 生物活性玻璃为基础开发的产品如脱敏牙膏 NovaMin 和人工中耳 MER 等在牙科和骨科等领域取得较好的疗效[24]。然而，熔融法存在制备要求高、耗能大、各种组分不均匀、致密无孔和比表面积小等缺点（图 1-3）[25]。20 世纪 90 年代，Hench 教授研究团队通过溶胶-凝胶法成功制备出新型生物活性玻璃。以正硅酸乙酯、磷酸三乙酯和四水硝酸钙分别作为 Si、Ca 和 P 的前驱体，在酸性或碱性条件下水解缩合形成一种含有纳米颗粒的凝胶，陈化干燥后在 600℃-700℃烧结获得生物活性玻璃[27]。其中最具代表的是 58S 三元系统（60 mol% SiO2-36 mol% CaOmol% P2O5）和 77S 二元系统 (80 mol% SiO2-16 mol% CaO-4 mol% P2O5）。溶胶-凝胶法制得的生物活性玻璃具有大量的纳米孔隙结构（6-17nm），因此具有更高的比表面积和生物活性[26]。该方法得到的块状材料通过研磨、过筛后获得形貌不规则、尺寸不均匀的微米级生物活性玻璃（图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同浓度锶对MC3T3-E1细胞增殖、ALP活性及成骨分化的影响[J]. 李忠海,韩丽伟,赵彦涛,杨枭雄,衷鸿宾,王福利,侯树勋. 中国骨与关节杂志. 2016(03)
[2]3D打印PLA-HA复合材料与骨髓基质细胞的相容性研究[J]. 张海峰,杜子婧,姜闻博,韩冬. 组织工程与重建外科杂志. 2015(06)
[3]3D打印骨组织工程支架的研究与应用[J]. 曹雪飞,宋朋杰,乔永杰,甄平. 中国组织工程研究. 2015(25)
[4]骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J]. 马新芳,张静莹. 中国组织工程研究. 2014(30)
[5]骨缺损修复的研究进展[J]. 袁冰,韦卓. 生物骨科材料与临床研究. 2014(03)
[6]对骨细胞生物学功能的最新认识[J]. 王蒙,商澎. 中国细胞生物学学报. 2014(02)
[7]骨修复替代材料修复骨缺损的选择与应用[J]. 张志宏,刘志礼,高志增,陈明,杨东,黄山虎,舒勇. 中国组织工程研究. 2012(52)
[8]仿生人工骨修复材料研究[J]. 王迎军,杜昶,赵娜如,叶建东,陈晓峰. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(10)
[9]同种异体脱钙骨基质研究现状[J]. 双峰,赵彦涛,侯树勋. 临床军医杂志. 2012(02)
[10]骨组织细胞的力学调控研究[J]. 郭春,张西正,徐晓莹. 力学进展. 2009(02)
博士论文
[1]应用GelMA水凝胶构建牙周膜干细胞力学三维微环境及牙周组织再生的实验研究[D]. 陈晞.第四军医大学 2016
[2]用于牙髓损伤修复的新型微纳米生物活性玻璃的仿生制备及性能研究[D]. 胡庆.华南理工大学 2014
[3]生物活性玻璃组织工程支架的制备及细胞相容性研究[D]. 李正茂.华南理工大学 2013
[4]生物活性骨修复材料的构建与生物学响应研究[D]. 周奂君.华东理工大学 2011
[5]新型微纳米生物活性玻璃的研制及性能研究[D]. 雷波.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]改性明胶/聚丙稀酰胺复合水凝胶及其用于软骨缺损修复的研究[D]. 胥杰龙.西南交通大学 2016
[2]明胶水凝胶调控羟基磷灰石晶体生长及钛表面仿生矿化的研究[D]. 周蕾.广东工业大学 2014
[3]钛表面硅烷化—明胶凝胶涂层的制备及性能研究[D]. 张林.广东工业大学 2012
本文编号：3594485
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨细胞调控骨重建平衡[8]
和抗原呈递）。随后，破骨细胞和异物巨细胞开始分解植入材料局部微环境。树突状细胞将摄入的有效抗原（如坏死细胞和组体液免疫细胞（T 细胞），并释放细胞因子改变免疫环境，启动和性免疫应答；同时激活成骨细胞分化，并在材料表面形成新骨界功能负荷和机械应变的影响，骨细胞将机械应力转变为生物细胞和破骨细胞的骨形成和骨吸收过程。学揭示了适当的炎症反应有利于新骨的形成，而目前评价骨组织成骨过程中常常忽略了材料与免疫细胞（如巨噬细胞，树突状的关系。材料的化学成分、表面特性（表面电荷、拓扑结构和弹孔隙率等会影响宿主的炎症反应（图 1-2）。因此，在研究和开发料过程中，可通过改变材料的特性来调控免疫微环境，以提高材成能力[21, 22]。
其化学组分为 46.1mol%SiO2-24.4mol%Na2O-26.9mol%CaO-2.6mol%P2O5四元系统。以 45S5 生物活性玻璃为基础开发的产品如脱敏牙膏 NovaMin 和人工中耳 MER 等在牙科和骨科等领域取得较好的疗效[24]。然而，熔融法存在制备要求高、耗能大、各种组分不均匀、致密无孔和比表面积小等缺点（图 1-3）[25]。20 世纪 90 年代，Hench 教授研究团队通过溶胶-凝胶法成功制备出新型生物活性玻璃。以正硅酸乙酯、磷酸三乙酯和四水硝酸钙分别作为 Si、Ca 和 P 的前驱体，在酸性或碱性条件下水解缩合形成一种含有纳米颗粒的凝胶，陈化干燥后在 600℃-700℃烧结获得生物活性玻璃[27]。其中最具代表的是 58S 三元系统（60 mol% SiO2-36 mol% CaOmol% P2O5）和 77S 二元系统 (80 mol% SiO2-16 mol% CaO-4 mol% P2O5）。溶胶-凝胶法制得的生物活性玻璃具有大量的纳米孔隙结构（6-17nm），因此具有更高的比表面积和生物活性[26]。该方法得到的块状材料通过研磨、过筛后获得形貌不规则、尺寸不均匀的微米级生物活性玻璃（图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同浓度锶对MC3T3-E1细胞增殖、ALP活性及成骨分化的影响[J]. 李忠海,韩丽伟,赵彦涛,杨枭雄,衷鸿宾,王福利,侯树勋. 中国骨与关节杂志. 2016(03)
[2]3D打印PLA-HA复合材料与骨髓基质细胞的相容性研究[J]. 张海峰,杜子婧,姜闻博,韩冬. 组织工程与重建外科杂志. 2015(06)
[3]3D打印骨组织工程支架的研究与应用[J]. 曹雪飞,宋朋杰,乔永杰,甄平. 中国组织工程研究. 2015(25)
[4]骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J]. 马新芳,张静莹. 中国组织工程研究. 2014(30)
[5]骨缺损修复的研究进展[J]. 袁冰,韦卓. 生物骨科材料与临床研究. 2014(03)
[6]对骨细胞生物学功能的最新认识[J]. 王蒙,商澎. 中国细胞生物学学报. 2014(02)
[7]骨修复替代材料修复骨缺损的选择与应用[J]. 张志宏,刘志礼,高志增,陈明,杨东,黄山虎,舒勇. 中国组织工程研究. 2012(52)
[8]仿生人工骨修复材料研究[J]. 王迎军,杜昶,赵娜如,叶建东,陈晓峰. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(10)
[9]同种异体脱钙骨基质研究现状[J]. 双峰,赵彦涛,侯树勋. 临床军医杂志. 2012(02)
[10]骨组织细胞的力学调控研究[J]. 郭春,张西正,徐晓莹. 力学进展. 2009(02)
博士论文
[1]应用GelMA水凝胶构建牙周膜干细胞力学三维微环境及牙周组织再生的实验研究[D]. 陈晞.第四军医大学 2016
[2]用于牙髓损伤修复的新型微纳米生物活性玻璃的仿生制备及性能研究[D]. 胡庆.华南理工大学 2014
[3]生物活性玻璃组织工程支架的制备及细胞相容性研究[D]. 李正茂.华南理工大学 2013
[4]生物活性骨修复材料的构建与生物学响应研究[D]. 周奂君.华东理工大学 2011
[5]新型微纳米生物活性玻璃的研制及性能研究[D]. 雷波.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]改性明胶/聚丙稀酰胺复合水凝胶及其用于软骨缺损修复的研究[D]. 胥杰龙.西南交通大学 2016
[2]明胶水凝胶调控羟基磷灰石晶体生长及钛表面仿生矿化的研究[D]. 周蕾.广东工业大学 2014
[3]钛表面硅烷化—明胶凝胶涂层的制备及性能研究[D]. 张林.广东工业大学 2012
本文编号：3594485
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