新型壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物的制备及初步生物相容性评价

发布时间：2017-04-15 08:27

  本文关键词：新型壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物的制备及初步生物相容性评价，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会人口的增多,因创伤、骨髓炎、肿瘤或其他的骨疾病造成的骨缺损病例越来越多,因此对临床植骨材料需求越来越大,大量需求推动了人工骨的研究和发展。在众多无机骨替代材料中,α-半水硫酸钙拥有较多宝贵特性：良好的生物相容性、可降解吸收、骨传导性等,α-半水硫酸钙晶须在降解的过程中能够形成微酸性环境,且自身降解产生的钙离子能够促进形成高钙浓度环境,刺激成骨细胞促进成骨。硫酸钙基骨水泥能随意塑型,对组织和器官无刺激反应,固化后留下大量微孔,同时具备药物载体的功能,既可填充治疗骨缺损,又能抑制骨折感染,加速骨折愈合达到新骨再生目的。研究表明,锶元素(Sr)是存在于人体中的一种微量元素,是一种亲骨性的元素。人体中的99%以上的锶元素都存在于人体的骨骼中,此外还有0.65%的锶以离子的形式存在于人体的细胞液中,使锶的浓度处于一个动态的平衡。在新骨形成的过程中锶离子会保持一个较高的浓度以促进新骨的生成,当新骨形成之后,离子在细胞液中和骨骼中保持一定的浓度以维持骨的正常的功能。它的作用机制在于增加成骨细胞相关基因的表达以及骨髓间充质干细胞(BMSCs)中碱性磷酸酶的活性,同时抑制BMSCs向破骨细胞分化所必需的NF-κB受体活化因子。在半水硫酸钙中可加入一定量的锶以保持局部锶离子的浓度会对骨的修复起到促进加强的作用,但是临床应用的过程中常常遇到的问题是：含锶半水硫酸钙植入人体总之后,锶离子会释放过快,不能与骨新骨形成的速率相匹配。目前在临床应用过程中半水硫酸钙完全降解的时间为6-9周,远远快于新骨形成的速率(12周),使得材料的降解速率快于新骨生成的速率,会导致骨缺损的区域出现一部分的空洞,从而会被纤维组织长入,会影响到治疗效果,不利于骨缺损的愈合。因此,为了解决上述含锶半水硫酸钙降解速率过快和锶离子释放速率过快的问题,需要对含锶半水硫酸钙进行改进。近些年壳聚糖及壳聚糖微球等衍生物的广泛应用得到提示,壳聚糖别名蟹壳素、壳多糖、几丁质等,它存在于微生物、低等植物菌类、藻类细胞、软体动物及昆虫的外壳和软骨之中。它经过甲壳质经脱乙酰基能得到一种天然多糖,分子式为(C8H,3NO5),分子量在106左右,理论含氮量6.9%。壳聚糖分子结构呈直链状、极性强,可生成不同衍生物,而这些衍生物的性质和用途也是大不相同。壳聚糖外形是白色或淡黄色半透明状固体,可溶于大多数酸液如盐酸、醋酸、苯甲酸等,溶于酸后发生酸催化水解反应,水解成单糖和寡糖。但壳聚糖不溶于水和碱溶液,也不溶于硫酸和磷酸。壳聚糖无毒、无害、遇水易分解,且能溶于质量分数1%的乙酸溶液后并能形成透明黏稠的胶体溶液,这是其重要的性质之一。。因壳聚糖特殊分子结构和理化性质使其能够广泛应用于医药领域,例如抗微生物、止血材料骨修复材料、抗黏连剂、免疫制剂,并且在食品、化工、环保等行业亦能应用。近几年许多材料研究人员及大量文献报道有关壳聚糖修饰脂质体、微球、微囊等递药系统。制备壳聚糖微球能够改善易降解蛋白的生物利用度,增强亲水性药物通过上皮层的渗透性,以此来达到控制药物释放的目的。喷雾干燥法、共价交联法、乳化交联法、离子凝胶法、复凝聚法等为常用壳聚糖微球制备方法。本研究目的是利用壳聚糖对含锶半水硫酸钙进行包覆形成微球,使含锶半水硫酸钙的表面形成了一个壳层,有效的解决了半水硫酸钙降解速率过快和遇大量体液易流失的问题,同时使锶能够达到一个长期稳定的释放效果。本实验包括·两部分,第一部分是壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物的制备及其该材料进行检测,验证其是否为该产物；第二部分依据关于(中华人民共和国国家标准GB/T16886)中提到关于医用生物材料(植入体)安全性评价有关标准,按要求需要完成：(1)细胞毒性试验(2)遗传毒性试验(3)急性毒性试验(4)亚急性毒性试验(5)皮肤刺激试验(6)皮内致敏试验(7)皮下肌肉植入实验,需完成以上国家要求生物材料标准来初步评价壳聚糖包裹含锶a-半水硫酸钙微球复合材料的生物相容性,为该材料的最终应用提供生物安全方面的依据。第一部分壳聚糖包裹含锶a-半水硫酸钙微球复合物的制备目的：制备壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物并对其进行检测,验证是否为该产物。材料与方法：首先采用共结晶的方法制备了含锶二水硫酸钙,然后利用常压盐溶液法制备出了含锶半水硫酸钙,最后在PH=5条件下利用壳聚糖溶液和含锶半水硫酸钙之间的静电引力在高速搅拌条件下制备出了壳聚糖包覆含锶半水硫酸钙微球。结果：成功制备壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物,其XRD结果显示,XRD分析结果显示20=14.75、25.71、29.76、31.91分别对应着典型的α-CSH晶体的的(110)、(310)、(220)、(-114)晶面,说明锶离子的加入对CSH的结晶性能没有影响,CSH保持了其良好的结晶性能和其本身具有的优良特性。此外,CS-C-CSH(Sr)峰的强度与CSH(Sr)相比较弱,其可能的原因是在其表面包覆了一层壳聚糖,因而影响了信号的强度；SEM结果显示,从左图可以看出CSH(Sr)呈长棒状结构,且其长度均匀,平均长度约等于50um。右图为CS-C-CSH(Sr)微球,从图中可以看出经壳聚糖包覆以后,CSH(Sr)呈类球形,这是因为CSH(Sr)呈棒状结构,壳聚糖很难将其包覆成规则的球形,且从图中还可以看出,微球的直径在60um左右,且粒径基本一致,这有助于后期锶离子的均匀的释放。结论：本实验制备出的壳聚糖包覆含锶α-半水硫酸钙微球粒径均匀,且在反应过程中无任何的有机溶剂,保证了微球的安全性。第二部分壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合材料的生物相容性目的：初步评价壳聚糖包裹含锶a-半水硫酸钙微球复合材料的生物相容性,为该材料的最终应用提供生物安全方面的依据。材料与方法：(1)细胞毒性试验评估材料浸提液对L-929小鼠成纤维细胞形态学及相对增殖率的影响。(2)皮肤刺激试验(3)小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验(4)体内植入试验评估其对活体组织局部毒性反应。(5)皮下致敏试验(6)急性毒性试验(7)亚急性毒性试验结果：(1)实验组、阴性对照组不同时间点的毒性反应均为0-Ⅰ级,无细胞毒性；而阳性对照组毒性反应均为Ⅲ级,有细胞毒性；(2)微核率均在文献报道正常值范围内,说明浸提液未使小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率发生显著改变,各剂量组PCE/NCE不少于对照组的20%,属正常范围；(3)体内植入结果表明材料和机体达到稳定状态。(4)皮内致敏实验中,观察试验鼠注射局部和周围皮肤组织反应,试验侧和对照侧的B点皮肤区域均未出现红斑、水肿和坏死,表明材料浸提液对皮肤无刺激作用,都符合皮内致敏试验国家标准。(5)皮肤刺激试验的浸提液组所观察与阴性对照组一致,未见皮肤水肿,皮肤棘细胞层水肿,血管周围、弥漫的真皮和表皮单核细胞浸润,见散在少量的嗜碱性细胞。(6)急性毒性试验,试验组和对照组动物均未出现不良反应。实验组动物反应比较对照组动物反应基本一致,未见明显差别,小鼠活动及进食良好,呼吸正常,无瘫痪、惊厥及死亡发生,各方面表现与实验组相同。小鼠尾静脉注射后体重稳定,部分略有增加。(7)亚急性毒性试验中,浸提液组相比较生理盐水组动物反应基本保持一致,未出现明显的差别。各组小鼠一般情况较好,反应、进食正常,均未出现运动功能减退、腹泻、呼吸困难等毒性症状,无动物死亡现象。浸提组和生理盐水组均较注射后比注射前体重略有上升,体重变化不大,较为稳定。脏器病理组织切片检查未见实验及对照组动物心、肝、脾、肾等重要脏器出现充血、出血、水肿或其他病理学变化。根据毒性评定标准判定,自制复合材料对机体无毒性。结论：初步的生物相容性试验证实该新型壳聚糖包裹含锶半水硫酸钙微球复合物具有良好的生物相容性。
【关键词】：含锶α-半水硫酸钙 壳聚糖微球 制备 生物相容性
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要3-8
• ABSTRACT8-17
• 前言17-23
• 第一部分 壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物的制备23-29
• 目的23
• 方法23-27
• 结果27-28
• 结论28-29
• 第二部分 聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合材料的生物相容性29-60
• 目的29
• 方法29-40
• 结果40-56
• 结论56-60
• 参考文献60-62
• 综述62-70
• 参考文献66-70
• 发表文章70
• 参加的会议70-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周孙英;苏燕评;陈茂林;陈美金;;5-氟尿嘧啶磁性壳聚糖纳米微囊的制备及特性[J];海峡药学;2009年07期

  本文关键词：新型壳聚糖包裹含锶α-半水硫酸钙微球复合物的制备及初步生物相容性评价，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307957