矿化结晶法和反向结晶法构建胶原—羟基磷灰石骨修复材料的比较
发布时间：2020-11-18 12:23
优秀的骨替代物应该符合以下要求:(1)具有良好的生物活性;(2)具有骨传导作用:能够提供一个良好的生长空间;(3)具有骨诱导作用:植入物能够在非骨组织处诱导成骨;(4)有一定的强度和韧性:在创伤修复局部可以保持一定的形态,;(5)良好的成骨能力:自身有能力产生新骨。 在分析了天然骨的结构特点后,学者们尝试以胶原和羟基磷灰石通过矿化结晶法构建具有一定生物活性的骨修复材料。 目的: 为了解决矿化结晶法Col-HA骨修复材料在强度、韧性和降解性能上的缺陷,通过分析骨修复材料在骨缺损局部的作用机理,结合我们早期对胶原改性和骨修复材料的研究,提出了反向结晶Col-HA骨修复材料设计方案。 以反向结晶法构建具有一定强度和韧性的Col-HA骨修复材料,并通过理化性能和生物学性能与矿化结晶法Col-HA骨修复材料进行比较。 材料和方法: 1.通过矿化结晶法构建了HA位于Col纤维表面的Col-HA骨修复材料;通过反向结晶法构建了HA位于Col纤维间的Col-HA骨修复材料; 2.通过DSC和拉伸试验,从宏观及键能角度分析了两种骨修复材料的力学性能; 3.通过SEM和HE染色分析了两种骨修复材料的结构特性,及宏观、微观结构的结构差别; 4.通过ESCA和X射线衍射分析,比较了两种骨修复材料的元素组成,为生物学及力学分析提供了理论基础; 5.通过体外成骨细胞培养及体内埋植实验,比较了两种骨修复材料的生物相容性和细胞毒性。 6.通过原位骨缺损修复,比较两种骨修复材料的骨创修复能力。
【学位单位】：中国人民解放军军医进修学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：
3.1.骨修复材料的结构骨修复材料2为白色固态，平均重量为:2.99/mc3。切面为微小孔隙的网状结构，结构相对较松散，形态不规则(图1一1)。图1一1:Col一HA骨修复材料2的宏观形态Figl小MaeorseoPyofCol一HAmartixsamPleZ胶原支架和骨修复材料样品2的HE染色显示骨修复材料中胶原呈网状结构，HA结晶分散于oclalgen支架表面。支架的结构相对规则(图1一2)。图l一Za:胶原支架的H&E染色(X400);b:Col一HA骨修复材料2的H&E染色(x400)Figl一Za:H&Estainofeollagenmatrix(x400);b:H&EstainofCol一HAmatrixsampleZ(X400)
几个微米到300pm不等的宏观孔隙，孔的形状多样，而且还可以看到大孔内部呈三维网状多孔结构，大孔孔壁也呈疏松的蜂窝状结构。而HA呈菊花状，间断结晶于胶原胶原纤维表面，包裹胶原纤维(图1一3)。图1一3A:戊二醛交联胶原支架的SME图像;B:戊二醛交联的1:4胶原一HA骨修复材料的SMEFigl一3A:SEMofeollagenmatrix:B:SEMofl:4Col一HAmatrixeorss一liknedbyglutaraldehyde3.2骨修复材料的X射线衍射分析利用X射线晶体衍射对骨修复材料2、胶原支架和轻基磷灰石样品进行了晶体分析。结果表明胶原的峰值为有一定刚性的生物大分子蛋白，在XRD中没有定位的特异性结晶峰值，只是表现为一定弧度的弥散性馒头峰。HA在25.9“有一相对明显的特征峰，表明HA已经具有一定的结晶结构，HA晶体在31.8“处存在一个并不非常尖锐特征峰(221)，表明此时HA处于弱晶态。31.8“处峰与25.9“峰强比值为1.45:1，该结果说明谁若处理前HA颗粒己经具有向C轴生长的趋势。同时34.1“、46.7“、49.50、21.790、39.28。、48.73“及57.19“等位置的也都观察到相对较明显的轻基磷灰石特征峰。而胶原的馒头峰也变得非常弥散变形，说明HA微晶体在胶原纤维表面的结晶
面分布有经基磷灰石结晶，可认为骨是一种无机相增强高分子复合材料，这在设计骨替代材料的过程中，骨组织的这些特点给材料工作这提供了非常重要的启发和思路(图1一8)〔州。图l一8天然骨的分级结构Figl一8Hierarehiealsturetuerofbone作为骨修复材料的研究的核心之一，用合成化学的方法重建与正常骨组织相近似的材料系统是当前研究的前沿。本研究中我们通过矿北结晶法使HA在胶原网状支架表面结晶析出，构建以胶原为支架体系的矿化结晶Col一HA骨·修复材料t以2旧。本实验选用0.25%的丙二酸配制胶原分散液。正常的胶原纤维由原胶原蛋白分子相互螺旋缠结形成其特有的横纹区带结构，区带间距为60一70mn，如图1一9所示。1型胶原的三肤亚单元具有相同的氨基酸组成，每一个链都由大约1050个氨基酸残基构成，每三个氨基酸中有一个甘氨酸，并且大约25%的氨基酸残基是脯氨酸和轻脯氨酸。每一个亚单元的长度大约300nm，三螺旋的直径约1.nsm。其中原胶原蛋白分子在胶原纤维‘!
【参考文献】
本文编号：2888714
【学位单位】：中国人民解放军军医进修学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：
3.1.骨修复材料的结构骨修复材料2为白色固态，平均重量为:2.99/mc3。切面为微小孔隙的网状结构，结构相对较松散，形态不规则(图1一1)。图1一1:Col一HA骨修复材料2的宏观形态Figl小MaeorseoPyofCol一HAmartixsamPleZ胶原支架和骨修复材料样品2的HE染色显示骨修复材料中胶原呈网状结构，HA结晶分散于oclalgen支架表面。支架的结构相对规则(图1一2)。图l一Za:胶原支架的H&E染色(X400);b:Col一HA骨修复材料2的H&E染色(x400)Figl一Za:H&Estainofeollagenmatrix(x400);b:H&EstainofCol一HAmatrixsampleZ(X400)
几个微米到300pm不等的宏观孔隙，孔的形状多样，而且还可以看到大孔内部呈三维网状多孔结构，大孔孔壁也呈疏松的蜂窝状结构。而HA呈菊花状，间断结晶于胶原胶原纤维表面，包裹胶原纤维(图1一3)。图1一3A:戊二醛交联胶原支架的SME图像;B:戊二醛交联的1:4胶原一HA骨修复材料的SMEFigl一3A:SEMofeollagenmatrix:B:SEMofl:4Col一HAmatrixeorss一liknedbyglutaraldehyde3.2骨修复材料的X射线衍射分析利用X射线晶体衍射对骨修复材料2、胶原支架和轻基磷灰石样品进行了晶体分析。结果表明胶原的峰值为有一定刚性的生物大分子蛋白，在XRD中没有定位的特异性结晶峰值，只是表现为一定弧度的弥散性馒头峰。HA在25.9“有一相对明显的特征峰，表明HA已经具有一定的结晶结构，HA晶体在31.8“处存在一个并不非常尖锐特征峰(221)，表明此时HA处于弱晶态。31.8“处峰与25.9“峰强比值为1.45:1，该结果说明谁若处理前HA颗粒己经具有向C轴生长的趋势。同时34.1“、46.7“、49.50、21.790、39.28。、48.73“及57.19“等位置的也都观察到相对较明显的轻基磷灰石特征峰。而胶原的馒头峰也变得非常弥散变形，说明HA微晶体在胶原纤维表面的结晶
面分布有经基磷灰石结晶，可认为骨是一种无机相增强高分子复合材料，这在设计骨替代材料的过程中，骨组织的这些特点给材料工作这提供了非常重要的启发和思路(图1一8)〔州。图l一8天然骨的分级结构Figl一8Hierarehiealsturetuerofbone作为骨修复材料的研究的核心之一，用合成化学的方法重建与正常骨组织相近似的材料系统是当前研究的前沿。本研究中我们通过矿北结晶法使HA在胶原网状支架表面结晶析出，构建以胶原为支架体系的矿化结晶Col一HA骨·修复材料t以2旧。本实验选用0.25%的丙二酸配制胶原分散液。正常的胶原纤维由原胶原蛋白分子相互螺旋缠结形成其特有的横纹区带结构，区带间距为60一70mn，如图1一9所示。1型胶原的三肤亚单元具有相同的氨基酸组成，每一个链都由大约1050个氨基酸残基构成，每三个氨基酸中有一个甘氨酸，并且大约25%的氨基酸残基是脯氨酸和轻脯氨酸。每一个亚单元的长度大约300nm，三螺旋的直径约1.nsm。其中原胶原蛋白分子在胶原纤维‘!
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 周健,王河锦;X射线衍射峰五基本要素的物理学意义与应用[J];矿物学报;2002年02期
2 奚廷斐;医疗器械生物学评价[J];中国医疗器械信息;1999年03期
3 温树林;王大志;阮美玲;冯景伟;;纳米固体的晶界结构[J];自然科学进展;1993年05期
4 许永华,施新猷,胡蕴玉,顾为望,殷学军,张保东;胶原—煅烧骨支架与成骨细胞相容性实验研究[J];中国临床解剖学杂志;2000年04期
本文编号：2888714
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