聚乙烯醇水凝胶制备及性能的初步研究

发布时间：2020-07-04 01:05

【摘要】：由于人口老龄化以及生活条件带来的问题,每年牙缺失需要软组织增量修复的患者高达数亿人,任重而道远,推进软组织增量修复的研究十分重要。聚乙烯醇水凝胶(PVA)因其良好的生物相容性、高含水率以及与天然软骨相似的结构及力学性能,被认为是极具潜力软组织增量修复的理想材料。然而,PVA制成水凝胶干燥后比较软,存在形态不整;PVA水凝胶浸提液对小鼠成纤维细胞L929的增殖有显著抑制作用等问题。这些问题限制了 PVA水凝胶在软组织增量方面的应用,本课题针对PVA水凝胶这些问题引入二甲基砜(MSM)进行改进。在本论文中,物理交联制备的MSM/PVA水凝胶材料,具有优良不溶于水的吸水溶胀性能、稳定的生物降解性和一定的化学特性,在软骨、角膜、髓核、皮肤等组织的移植替换和修复重建中具有广阔的应用前景。然而MSM/PVA水凝胶材料在口腔软组织增量中的应用,尤其MSM/PVA水凝胶在植入口腔内的生物相容性研究及扩增软组织增量是否可行,还有待进一步研究。在本研究中,为MSM/PVA水凝胶应用于临床口腔软组织增量奠定理论基础。第一部分MSM/PVA制备及溶胀性能研究目的:应用反复冷冻解冻物理交联方法制备MSM/PVA水凝胶,并对其溶胀性能进行研究。方法:高温溶解PVA,充分溶解后用去离子水调配成不同浓度的PVA水凝胶,其浓度分别为10%、12%和15%。各种实验统计结果表明,12%PVA具备较好的物理和化学性能,因此本实验以12%PVA为基质向其内加入MSM,MSM浓度分别为0.01%,0.1%,1%,10%,制备不同浓度的MSM/PVA水凝胶。电子显微镜观察MSM/PVA水凝胶微观结构,测试其力学性能;对不同浓度MSM/PVA含水率及在模拟体液中的溶胀度进行测定和研究。结果:物理交联法制备MSM/PVA水凝胶质地较硬且均匀,表面光滑;在37℃模拟体液中,MSM/PVA水凝胶试样在浸泡初始72h内体积增加达3倍以上,浓度为150%MSM/PVA水凝胶初期吸水较快,10%MSM/PVA水凝胶吸水较慢。力学性能测试表明,12%MSM/PVA水凝胶具有相对良好的力学拉伸性能,不同浓度间不具有显著差异性。在浸泡8d后,所有试样体积均达最大体积的95%以上,约10d时试样体积趋于稳定,60d内试样无明显溶解现象。结论:本实验自制的MSM/PVA水凝胶,具备较佳的物理学性能和生物学性能。第二部分MSM/PVA生物相容性研究目的:将MSM/PVA水凝胶与成骨细胞共培养,探讨MSM/PVA水凝胶与成骨细胞的生物相容性。方法:MSM/PVA冷冻干燥后,于模拟生理体液中浸泡,随着观察时间的延长,见其再溶胀发生,观察不同浓度MSM/PVA水凝胶随时间延长,有规律发生再溶胀;将溶胀的MSM/PVA水凝胶与成骨细胞一起共培养,对成骨细胞毒性检测,体外材料浸提液细胞毒性实验、从材料制备方法、材料的性能检测及生物评价,综合分析本研究制备MSM/PVA性能。采用MTT法,来检测MSM/PVA细胞毒性,即对成骨细胞的毒性作用。结果:从细胞毒性试验结果可知,与MSM/PVA水凝胶直接接触的成骨细胞第1天相对增殖率在99%以上,毒性分级为0级;第2天的相对增殖率在95%以上,毒性分级为1级;第5天的相对增殖率在99%以上,毒性分级为0级,第8、10天的相对增殖率在90%以上,毒性分级为1级。结论:MSM/PVA水凝胶对成骨细胞无毒性,且具有良好的生物相容性。第三部分MSM/PVA水凝胶扩张口腔粘膜的动物实验研究目的:通过组织计量学及组织学验证MSM/PVA水凝胶吸水体积膨胀扩张粘骨膜的可行性,为探索新型口腔粘骨膜扩张材料提供实验依据。方法:将MSM/PVA水凝胶植入家兔一侧上颌无牙区牙槽骨粘骨膜及牙槽骨内,在植入后第一周,第二周,第三周和第四周处死动物制作组织切片,利用Olympus显微镜CX40及Nikon照相机观察不同时间点植入区炎性细胞数量,扩张区粘骨膜纤维数量,横断面长度,血管数量和破骨细胞数量,与对照组作统计学比较。结果:MSM/PVA水凝胶在植入初期由于手术创伤引起机体正常细胞免疫反应,利用显微镜观察并测量,随着MSM/PVA水凝胶植入后时间的增加,扩张区粘骨膜横断面长度增加,在第四周时粘骨膜横断面长度增加约至扩张前粘骨膜横断面的1.8倍;四周时检测的胶原纤维量约为扩张前胶原纤维量的5倍;扩张区粘骨膜血管数量在第三周达到峰值,第四周随着扩张区粘骨膜的完全愈合,血管数量与扩张前粘骨膜血管数量基本相等。结论:MSM/PVA水凝胶通过吸水体积膨胀扩张粘骨膜是可行的,为探索新型口腔粘骨膜扩张材料提供实验依据。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08
【图文】：

水凝胶,扫描电镜图,扫描电镜

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