二氧化钛纳米管表面多层聚合物膜控释白细胞介素-4调控巨噬细胞表型

发布时间：2020-07-08 17:47

【摘要】：植入体植入后会引发机体的免疫响应导致炎症的产生。巨噬细胞作为炎症调节的重要细胞之一,除了能够清除病原体和坏死细胞等,还能极化为不同表型调节炎症反应的进程。有研究表明,适时存在的促炎型巨噬细胞(M1)有助于杀菌和早期的血管生成,随后的抑炎型巨噬细胞(M2)能够削弱炎症,促进组织愈合,而过久的M1存在则会导致炎症过度,最终使植入体失效。因此,在早期允许M1型巨噬细胞存在的情况下,特定时间发生M1向M2型的转换则显得尤为重要。本研究将钛基植入材料和药物控释系统结合起来,通过控制相关细胞因子的程序性释放使巨噬细胞在特定时间下发生表型转换,以此模拟自然愈合过程,达到调控炎症、促进组织生长的目的。为此,我们以纯钛为底材,在其表面通过阳极氧化法制备了规则有序的、垂直于基底生长的二氧化钛纳米管阵列。然后,在纳米管中通过真空吸附法装载细胞因子白细胞介素-4(IL-4),并在纳米管表面涂覆了不同浓度和不同层数的聚乳酸羟基乙酸(PLGA)膜层。通过纳米管结构和表面不同浓度、层数的膜层实现IL-4的程序性释放。体外释放实验表明,IL-4的释放受到纳米管表面膜层数的影响,随着膜层数目的增加,IL-4的早期突释越少,释放速度越缓慢。具有5层PLGA膜的材料体系能够使IL-4在前期(3 d内)释放很少,随后释放速度加快,释放量显著增多,7 d后仍持续释放。水接触角实验表明膜层相较于TNT表面较为疏水,扫描电镜观察显示膜层表面光滑平整,无明显缺陷。体外降解实验表明,膜层在3 d内的降解很少,质量损失小,随后降解加快,膜层表面开始出现孔洞凸起等缺陷。本研究采用了与骨愈合相关的间充质干细胞和巨噬细胞评价了材料体系的生物相容性。结果表明,巨噬细胞和间充质干细胞在材料表面的增殖行为良好,细胞数目随时间增多,各组样品间细胞增殖无明显差异。荧光染色结果表明两种细胞在材料表面的黏附和伸展情况良好,细胞在膜层表面的黏附数目较纯钛多,而相较于TNT要少。巨噬细胞呈球形团簇生长,干细胞呈纺锤型生长,两种细胞无明显极化行为。材料与巨噬细胞共培养后,流式细胞仪、酶联免疫吸附实验和聚合酶链式反应结果表明,脂多糖和干扰素的加入使得巨噬细胞在前期(3 d)极化为M1表型,促炎因子的分泌明显增多,而载有细胞因子的样品在3 d时并未影响促炎型M1的主导地位。后期(7 d),载有因子的样品组中释放的IL-4使得M1型巨噬细胞极化为M2型巨噬细胞,实现了巨噬细胞表型转换,抑炎因子表达有了明显升高,而对照组无明显效用。本研究结合了植入材料和药物控释体系,实现了IL-4的程序性释放,使巨噬细胞在特定时间点发生了M1向M2表型的转换,调节了炎症反应的进程,将有助于促进组织再生。此外,植入材料和药物控释的结合调控植入后免疫反应的方式也为未来骨替换材料的设计提供了新的思路。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ460.4;TB383.1
【图文】：

22]。钛合金相较于纯钛来说，其弹性模量可变，力学强度高。如图1-1所示，目前，钛及其合金在生物医学领域主要应用于牙科植入物、骨与关节替代物和颅骨修复植入物钛网等[18，19]。图1-1 钛金属在牙科、骨替代和颅骨修复的应用[19，23]1.3 钛基金属表面改性钛及其合金作为优良的骨替换材料，目前在临床上已得到了广泛的应用。然而，钛基植入材料与组织间的结合较差，植入体周围易被纤维组织包裹，致使材料与骨组织分离，并引发免疫排斥反应。同时，钛表面的生物惰性也影响了细胞在材料表面的黏附和生长，导致愈合延迟。由于在生物环境中，组织与材料的相互作用总是发生在材料表面

被证实具有优良的光催化性能，可用于，TiO2纳米管首先形成电子-空穴对，自由基和强还原性超氧离子自由基，这系统的联系，有效杀灭了细菌。本课题红石混合晶型的多孔钛纳米管具有最强酸共聚物酸简介聚物（poly(lactic-co-glycolic acid）， 。PLGA 由具有良好的生物相容性、无药、现代化材料等领域[54，55]。目前，P理局（FDA）认证，被正式用作药用辅

图 1-3 开环聚合法示意图[58]首先，将羟基乙酸和乳酸分别脱水环化，分别得到乙交酯（GA）和丙交酯（LA），然后将两种单体开环聚合得到 PLGA 的无规共聚物。二、三步法制备交替聚乙交酯、丙交酯 (Alt2PLGA)该法首先制备甲基-乙交酯和氯乙酰-乳酸单体，然后将两种单体聚合制成六元环状交酯，再开环聚合得到 PLGA 的交替共聚物。此法得到的 PLGA 的稳定性强，结构规整，但制备工艺复杂，生产流程长，成本较高。三、直接熔融聚合法合成聚乙交酯丙交酯汪朝阳等人采用不同构型的乳酸和羟基乙酸直接熔融得到了不同的熔融产物，随后通过提纯、真空干燥等步骤得到了 PLGA 白色固体。此法工艺简单，消耗药品少，有效降低了 PLGA 的制备成本[59]。1.5.3 聚乳酸-羟基乙酸的应用现状

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本文编号：2746847