基于凝胶的载药—润滑体系及其生物摩擦性应用和静电纺PCL纳米纤维提高成骨研究

发布时间：2020-11-06 03:22

　　 骨性关节炎被认为是一种典型的与润滑缺陷相关的关节疾病,其特点是关节表面关节软骨的破坏和关节囊的炎症。采用结合润滑和药物干预的协同治疗被认为是治疗骨关节炎的潜在策略。本论文分为两部分,第一部分是基于凝胶的载药润滑体系及其生物摩擦学应用研究,首先以微凝胶为载体来研究,由于微凝胶有好的载药能力,与润滑分子共聚进行改性,使其具备好的润滑能力,然后将其注射到发病的关节,改善关节内部润滑条件的同时使用药物治疗,以便于达到综合治疗早期骨关节炎的目标。针对这一目的,我们使用温敏分子氮异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与生物相容性良好并且具有水合润滑作用的分子2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)共聚,通过药物缓释和摩擦实验证实了这种微凝胶材料确实能够同时实现润滑和释药的作用,并探究了不同温度下的释药效果及不同实验条件对润滑效果的影响,进一步探究了此纳米材料的润滑效果和机理。此外对比了在此纳米材料下的磨损情况,并进行体外细胞实验及抗炎模型,证实这种可注射的微凝胶材料可以作为药物载体达到治疗骨关节炎的作用。然后针对长期关节磨损带来的软骨缺损及关节囊炎症问题,对甲基丙烯酸酐改性的明胶改性,引入丙烯酰胺(AM)增加机械强度及MPC增加润滑效果,得到具有优异力学性能,润滑效果可控的改性明胶/聚丙烯酰胺/聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(GelMA-PAM-PMPC)复合水凝胶。此部分工作首先进行GelMA的合成然后通过紫外光引/发自由基聚合制备GelMA-PAM-PMPC复合水凝胶并对其压缩、溶胀、表面粗糙度等性质进行表征。另外研究不同条件下润滑性质是否可控,对不同载荷下摩擦行为的机理进行探讨,及药物释放实验研究,双氯芬酸钠作为抗炎药物的缓释效果。最后对通过体外细胞实验和抗炎模型验证水凝胶材料作为药物载体可以用于软骨缺损的替换并对骨关节炎达到治疗的效果。第三部分是针对静电纺PCL纳米纤维提高成骨的研究。静电纺纳米纤维具有模仿细胞外基质的典型互连多孔结构,通常用于骨组织工程中。然而,据我们所知,很少有研究报道基于生物启发的表面功能化,增强聚己内酯(PCL)纳米纤维的成骨能力。在这项研究中,提出了一种通用且简单的方法。使用多巴胺作为有效的生物粘合剂,用生物活性纳米羟基磷灰石(nHA)自发地修饰静电纺PCL纳米纤维。通过扫描电子显微镜,能量色散谱仪,傅里叶变换红外光谱,热重分析和表面润湿性的评价表明,nHA成功地涂覆在静电纺纳米纤维(PCL-PDHA)上。此外,包括粘附,增殖和成骨能力的体外细胞实验和模拟体液中的体外生物矿化试验表明,PCL-PDHA纳米纤维与MC3T3-E1细胞具有生物相容性,与此同时PCL纳米纤维的生物矿化能力得到了极大的改善。综上所述,本研究中引入的简易生物启发表面功能化方法,由于其通用性,不仅可以用于改善静电纺丝纳米纤维的成骨,而且可以作为实现其他预先设计的途径运用于生物医学工程。
【学位单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R684;TQ340.1;TQ460.1
【部分图文】：

图２－１?（ａ）?ＰＮＩＰＡＭ－丨）ＭＰＣ微凝胶通过乳液聚合法的合成过程（ｂ）?ＰＮＩＰＡＭ－ＰＭＰＣ??微凝胶作为仿生滑膜液在摩擦学过程中的水合去水合过程、微凝胶的载药和释放以及微凝??胶的润滑机理示意图。??Ｆｉｇ．２－１?（ａ）?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＮＩＰＡＭ－ＰＩＶＩＰＣ?Ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍｉｃｒｏｇｅｌ?ｂｙ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ??ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ?ａｎｄ?（ｂ）?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ??ＰＮＩ?ＰＡＭ－ＰＭ?ＰＣ?ｍｉｃｒｏｇｅｌ，?ｔｈｅ?ｄｒｕｇ?ｌｏａｄｉｎｇ?ａｎｄ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ，?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ??ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＮＩＰＡ１Ｍ－ＰＩＶ１ＰＣ?ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ?ａｓ?ａ??ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ?ｓｙｎｏｖｉａｌ?ｆｌｕｉｄ．??２．２．５摩擦磨损实验??摩擦性能在ＵＭＴ－３通用材料测试仪中进行，该测试仪配备有以往复模式（行??程：４?ｍｍ）操作的恒温控制平台。首先测量ＰＮＩＰＡＭ和ＰＮ丨ＰＡＭ－ＰＭＰＣ微凝胶??在水介质中的摩擦试验，研究不同材料浓度，ＭＰＣ含量，不同载荷，不同滑动??频率和不同温度的变化趋势。摩擦副没有使用传统的硬接触，而是使用…个直径??为８?ｍｍ的软ＰＴＦＥ球，下式样为桂片。往复行程为４?ｍｍ，持续时间为２０ｍｉｎ。??用双面胶将硅片固定在仪器的底座上，并将微凝胶样品滴在硅片上。首先测量

Ｆｉｇ．２－２?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?（ａ）?ＰＮ１ＰＡＭ?ｍｉｃｒｏｏｇｅｌｓ，?（ｂ）?ＰＮＩＰＡＭ－ＰＩＭＰＣｍｉｃｒｏｇｅｌｓ?ｗｅｒｅ?ｓｈｏｗｎ??ｉｎ?ｔｈｅ?ｉｎｓｅｔ?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ．?Ｔｈｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｓｉｚｅ?ｉｎ?（ｃ）?ＰＮＩＰＡＭ?ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ，?（ｄ）??ＰＮＩ?ＰＡＭ－ＰＭ?ＰＣ?ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ?ａｎｄ?ＥＤＳ?ｏｆ?（ｅ）?ＰＮＩＰＡＭ?ｎｉｉｃｒｏｇｅｌｓ?ａｎｄ?（ｆ）?ＰＮ１ＰＡＭ－ＰＭＰＣ??ｍｉｃｒｏｇｅｌｓ．??２．３．２傅里叶红外光谱、Ｘ射线光电子能谱表征??用傅里叶变换红外光谱分析仪（ＦＴ１Ｒ）和Ｘ射线光电子能谱来研宄微凝胶的??成功聚合。图２－３?ａ，ｂ显示了在共聚后的微凝胶中出现了磷元素的峰，在一定的??程度上可以说明ＭＰＣ合ＮＩＰＡＭ成功的共聚。图２－３ｃ显示了?ＰＮ１ＰＡＭ和ＰＮＩＰＡＭ－??ＰＭＰＣ微凝胶的ＦＴ丨Ｒ光谱。在聚合ＭＰＣ和＾ＪＩＰＡＭ之后，出现了在丨２５０?ｃｍ？ｌ，??ｌＯＳＯｃｉｒｒ＾ＧＯｃｍ－１处的新１Ｒ峰，对应于ＰＭＰＣ中的磷酸酯和叔胺基团，从而为??成功的合成提供了良好的证据。??（３）｜￣￣＾?—?（ｂ）｜?—ＰＮＩＰＡＭ－ＰＭＫ：?ｃｕ?（Ｃ）?Ａ／ＶＷ＾???ＭＳ?Ｔ?Ｖ??—ｐＮ（ＲＡＭ??

用傅里叶变换红外光谱分析仪（ＦＴ１Ｒ）和Ｘ射线光电子能谱来研宄微凝胶的??成功聚合。图２－３?ａ，ｂ显示了在共聚后的微凝胶中出现了磷元素的峰，在一定的??程度上可以说明ＭＰＣ合ＮＩＰＡＭ成功的共聚。图２－３ｃ显示了?ＰＮ１ＰＡＭ和ＰＮＩＰＡＭ－??ＰＭＰＣ微凝胶的ＦＴ丨Ｒ光谱。在聚合ＭＰＣ和＾ＪＩＰＡＭ之后，出现了在丨２５０?ｃｍ？ｌ，??ｌＯＳＯｃｉｒｒ＾ＧＯｃｍ－１处的新１Ｒ峰，对应于ＰＭＰＣ中的磷酸酯和叔胺基团，从而为??成功的合成提供了良好的证据。??（３）｜￣￣＾?—?（ｂ）｜?—ＰＮＩＰＡＭ－ＰＭＫ：?ｃｕ?（Ｃ）?Ａ／ＶＷ＾???ＭＳ?Ｔ?Ｖ??—ｐＮ（ＲＡＭ??＼?Ｉ?丨?｜?－￣ＰＮＩＰＡＭ－ＰＭＰＣ??１０００?８００?６００?４００?２００?０?１〇〇〇?８００?６００?４００?２００?０?１６００?１４００?１２００?１０００?８００??Ｂｉｎｄｉｎｇ?ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）?Ｂｉｎｄｉｎｇ?ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）?Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ１）??图２－３?（ａ）?（ｂ）?ＰＮ丨ＰＡＩＭ和ＰＮ丨ＰＡＭ－ＰＭＰＣ微凝胶的ＸＰＳ，?（ｃ）红外光谱。??Ｆｉｇ．２－３?ＸＰＳ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?（ａ）?ＰＮＩＰＡＭ
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本文编号：2872585