复合辛伐他汀纳米纤维支架促进骨再生及其对免疫系统的影响

发布时间：2018-01-27 03:47

本文关键词： 药物控释骨再生纳米纤维辛伐他汀　出处：《吉林大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：颌面部多种原因引起的骨缺损或者骨量不足对患者颜面部形态和功能的恢复都有很大影响，严重影响患者的生理和心理健康。骨组织的修复是一项重大的医学健康难题。每年全世界涉及的骨组织修复手术多达130余万，引起骨组织缺损的原因大多是由于疾病和偶然的事故，这已成为威胁人类健康的主要问题。针对于骨组织缺损的治疗技术多年来主要采取自体或异体骨移植。但这些传统的方法存在明显的不足，例如骨量来源受限和容易引起机体的免疫排斥反应等等。利用生物医用材料治疗骨组织缺损成为骨组织修复的一个新选择。近年来，随着组织工程的发展需要，各种满足不同要求的生物医用支架材料得到了广泛研究。现认为一种理想的骨组织修复支架材料应具有的特征包括：适合的机械性能和物理性能；良好的生物相容性、生物可降解性；良好的骨引导性和骨传导性；符合最大量细胞的高渗透性；支持骨细胞生长和功能分化的表面化学性质与微结构等，就目前用于骨组织缺损修复的材料而言，应用较多的材料包括：胶原复合物[1]、丝素[2]、聚乳酸、聚羟基乙酸以及聚乳酸-羟基乙酸共聚物[3]等。纳米技术在支架材料的合成方面也起到至关重要的作用，很多学者通过静电纺丝[1]、相分离[4]、自组装[5]等方法将上述材料制备成纳米纤维支架材料，通过静电纺丝法制备的支架材料具有比表面积大，三维的多孔结构类似于细胞外基质，利于细胞的粘附、伸展和生长等优点，使该方法成为制备组织工程支架材料的最佳选择之一。在骨组织工程中，除了需要物理性能良好并具有骨引导功能的多孔生物支架材料以外，更加需要复合具有特定功能的生长因子或者药物发挥骨诱导作用，很多研究也表明在骨引导和骨诱导两个方面的作用下更能发挥促进骨再生的作用。近年来，研究者们发现用于降低胆固醇的他汀类药物——辛伐他汀具有促进成骨细胞增殖和分化的功能[6]，另外，全身应用或者局部注射辛伐他汀也会增强骨缺损部位的成骨能力[7,8]，但由于全身应用药物的毒副作用以及局部注射药物利用率低等缺点，寻求局部应用此类药物的载体成为研究热点。药物释放系统是纳米技术与临床用药良好结合的体现形式。高效的药物释放系统可以在达到治疗效果的同时尽量降低药物的毒副作用、减低成本；同时能够实现定位控释药物，避免药物扩散和清除。因此，我们采用静电纺丝的方法合成了一种药物控释系统，即聚乳酸羟基乙酸共聚物（poly(lactic-co-glycolic acid，PLGA）/纳米羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）/辛伐他汀（Simvastatin,SIM）复合纳米纤维支架材料，利用扫描电镜和接触角测试仪检测支架材料的形貌和亲水性，同时研究了载药纳米纤维支架材料在体外释放药物的时间剂量关系；在体外细胞实验中，我们将小鼠的前成骨细胞MC3T3-E1接种于支架材料表面，通过扫描电镜、MTT、实时定量PCR等实验方法检测三种纳米纤维支架对成骨细胞粘附、增殖、分化的影响；另外，我们将载药纳米纤维支架植入大鼠颅骨缺损动物模型，通过Micro-CT和组织学分析检测其体内成骨能力；为了进一步探究复合纳米支架材料对免疫系统的影响，我们采用ELISA试剂盒、血清学检查、组织学分析及免疫组织化学等方法探讨多种纳米纤维支架的体内免疫学反应。我们通过上述的实验研究得出的一些初步结果显示：载辛伐他汀纳米纤维支架在磷酸盐缓冲液中可以缓慢释放药物，呈现时间剂量依赖关系，在体外利于MC3T3-E1细胞的粘附、生长和分化，在体内明显提高了新骨形成面积，这些结果均证明了复合辛伐他汀纳米纤维支架具有成为骨再生应用领域生物医用材料的潜力。另外免疫学研究显示辛伐他汀能一定程度上抑制局部炎症反应，为新骨形成提供了更为有利的微环境。综上，PLGA/HA/SIM纳米纤维支架能够抑制局部炎症反应，，具有良好的促进体内外新骨组织形成的能力，因此，它作为一种新形式的药物控释体系可能为骨组织工程领域中生物医用材料的应用提供一个新的选择。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R783.1

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