高强度介孔硅复合骨修复支架的构建及微球药物释放机理研究

发布时间：2016-11-13 11:34

  本文关键词：高强度介孔硅复合骨修复支架的构建及微球药物释放机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2015年

高强度介孔硅复合骨修复支架的构建及微球药物释放机理研究

许为康  

【摘要】：当前无论国内外,医学界已经认识到传统的移植材料,如自体骨或异体骨,在临床上应用时的致命缺点。所以,现在医学界纷纷将眼光投向人工材料。由于聚合物基支架易于塑造,而且它们的性能可通过不同改性方法进行调整,从而满足骨修复的临床需求。聚合物基材料受到他们广泛的青睐。具有生物学性能的骨修复材料跟其组成组分和作为载体时释放的物质(如药物、离子或活性因子)的生物学性能都有莫大的关系。本课题旨在对传统的PLGA微球支架进行改性,如添加进具有生物活性的组分,或进行表面改性,从而提高其生物应答特性。此外,还研究了亲疏水性药物从微球释放的机理,建立相应的数学模型,为载药微球的制备提供理论依据。本着生物安全性和载药性能两方面的考虑,首先使用自主制备的HMS与PLGA进行复合。HMS经细胞毒性和体内动物实验检测,生物安全性良好;比表面积大,具有蜂窝状的介孔结构,具有作为体内药物释放载体的潜力。与PLGA复合后其抗压强度大幅度提高,约为原来的16~44倍,能满足临床对骨修复材料强度的要求,解决了一直以来高分子基材料强度不足的尴尬问题。作为具有优秀物理化学性能的HMS/PLGA支架,但其生物学活性有待进一步提升,以满足临床需求。分别对HMS/PLGA复合支架进行进一步的修饰,包括HMS的微量生物活性元素掺杂、表面仿生矿化和引入无机活性材料三种方式,改性之后生物学性能皆得到显著的提升。通过两种较为温和的方式将含钙无机活性组分引入HMS/PLGA支架,并研究其对支架性能的影响。一方面,对HMS/PLGA支架表面进行体外矿化处理,得到磷灰石/HMS/PLGA支架,细胞相容性大幅度提升,种植于支架上的BMSCs数量增长约为改性前的185%。同时,模拟体液的浸泡,也使支架保持高强度抗压强度,改性前后支架强度基本不变。另一方面,将纳米碳酸钙引入HMS/PLGA支架,复合之后支架上的细胞数量增长约80%。同时,进行成骨诱导分化的干细胞分泌的ALP也增长了30%左右,分泌的胶原也显著增多,进一步提升了该复合支架的生物学性能。将具有生物活性的镧掺入HMS,使它的生物应答特性显著增强。La-HMS与BMSCs共培养,释放出微量的镧离子,调控干细胞的成骨分化能力,并使干细胞分泌的ALP、Col-I、OCN、RUNX2等都增加35%左右,分泌的钙结节,胶原也显著增多。将La-HMS与PLGA制备复合支架,然后进行矿化处理,动物体内的骨修复实验表明:到第12周时,两种支架都已基本降解,相比于HMS/PLGA支架,矿化La-HMS/PLGA支架内部有大量的血管、骨组织。镧的掺入和矿物的沉积能显著提高HMS/PLGA支架的生物应答特性。为构建用于骨关节结核治疗HMS/PLGA微球并研究其药物释放机理,选取亲水性药物INH和疏水性药物RIF作为模型药物。研究结果表明,HMS与PLGA复合后,复合微球的药物缓释性能明显优于单一的HMS或PLGA;分别使整个缓释周期从1和30天左右延长到60天以上,解决纯HMS和PLGA药物释放周期短的问题。同时在假设微球内药物都装载进HMS后以聚集体形式分散在微球内的基础上,建立了以药物分布状态为模型参数的药物释放数学模型。该模型对两种亲疏水性药物的释放都具有很好的适用性,数据拟合相关性0.96以上,该模型能进一步指导载药支架的制备。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

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本文编号：173018