结构和功能双重优化的骨修复材料的构建及生物学性能研究

发布时间：2023-06-03 14:19

　　目前临床使用的骨组织修复材料均存在生物活性低、骨再生速度慢、修复质量不尽如人意等突出问题。通过对其进行适当的化学组成、物理结构以及生物学功能优化则可实现其临床骨修复效果的提高。本论文紧密围绕“促进骨组织快速修复”目标,通过模拟自然骨的三维多级结构以及骨创伤自愈过程,将多重药物控释系统引入组织工程支架中,构建具有特殊生物功能的人工骨替代材料,实现生物活性物质的多级装载和多级控制释放,发挥生物因子之间的协同作用,从而改善人工骨替代材料的骨再生能力。论文具体的研究内容如下:许多复杂的生理过程都是由多个生物因子协同参与的,因此通过施用多种类型外源性生物活性分子可以更有效的对骨组织再生过程进行综合调控。在论文第2章,我们提出了一种携带蛋白多肽类药物的缓释给药系统的新型骨组织工程支架,用于加速骨的再生。采用糖球造孔法,制备了与松质骨结构相似并且贯通孔孔径大小可控的羟基磷灰石(HA)支架。通过双乳液、孔闭合和层层自组装法制备了具有聚电解质多层复合膜表面的负载成骨多肽(OGP)和骨形态发生蛋白(BMP-2)聚乳酸-羟基乙酸共聚物闭孔微球,并将该微球装载到HA支架表面,构建双重载药闭孔微球-HA复合支架...

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 骨修复材料研究现状及问题
    1.2 骨组织再生修复
        1.2.1 骨组织修复的生物过程
        1.2.2 骨组织修复过程中的生物因子
        1.2.3 骨组织修复过程中引起骨愈合受损的因素
    1.3 骨组织工程支架的设计策略
        1.3.1 支架材料物理结构上的仿生化设计
        1.3.2 骨组织工程支架的生物功能化设计
    1.4 本论文研究目的、内容及技术路线
        1.4.1 本论文研究目的及内容
        1.4.2 技术路线
第2章 时序释放OGP和 BMP-2 的双重载药闭孔微球/HA复合支架的成骨性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 实验材料与试剂
        2.2.2 实验设备与仪器
        2.2.3 三维多孔HA支架的制备
        2.2.4 PMs(OGP/BMP-2)微球的制备
        2.2.5 PMs(OGP/BMP-2)微球在HA支架表面的组装
        2.2.6 材料表征
        2.2.7 体外药物释放
        2.2.8 细胞粘附与增殖
        2.2.9 MSCs体外成骨分化
        2.2.10 体内异位成骨
        2.2.11 统计分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 PLGA微球的物化表征
        2.3.2 复合支架的表征
        2.3.3 OGP和 BMP-2 在复合支架上的释放研究
        2.3.4 复合支架上细胞黏附、形貌和增殖
        2.3.5 复合支架对MSCs成骨分化的影响
        2.3.6 复合支架的体内骨诱导能力评价
    2.4 小结
第3章 功能性细胞导向HA支架在大段骨缺损再生中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 实验材料与试剂
        3.2.2 实验设备与仪器
        3.2.3 三维多孔HA支架的制备
        3.2.4 Dex@CDMs微球的制备
        3.2.5 SDF-1/Dex@CDMs-HA支架的制备
        3.2.6 材料表征
        3.2.7 SDF-1和Dex的体外释放研究
        3.2.8 SDF-1/Dex@CDMs-HA支架的细胞相容性评价
        3.2.9 MSCs在 SDF-1/Dex@CDMs-HA支架上的体外成骨分化研究
        3.2.10 体内异位成骨研究
        3.2.11 统计分析
    3.3 结果
        3.3.1 CDMs微球、HA、SDF-1/Dex@CDMs-HA支架的表征
        3.3.2 SDF-1和Dex在 SDF-1/Dex@CDMs-HA表面上的释放行为
        3.3.3 MSCs对 SDF-1/Dex@CDMs-HA支架上SDF-1 的趋化性响应
        3.3.4 SDF-1/Dex@CDMs-HA上细胞黏附和增殖
        3.3.5 SDF-1/Dex@CDMs-HA对 MSCs成骨分化的诱导作用
        3.3.6 SDF-1/Dex@CDMs-HA的体内成骨能力评价
    3.4 讨论
        3.4.1 多孔HA支架的结构特性
        3.4.2 CDMs的结构特性
        3.4.3 SDF-1和Dex的协同作用
        3.4.4 异位成骨模型的应用
        3.4.5 SDF-1/Dex@CDMs-HA可能的体内潜在成骨机制
    3.5 小结
第4章 结构和功能双重优化的多孔钛复合支架的制备及生物学性能研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验材料与试剂
        4.2.2 实验设备与仪器
        4.2.3 表面功能化的多孔Ti支架的制备
        4.2.4 材料表征
        4.2.5 Van和活性离子的体外释放研究
        4.2.6 细胞生物学特性
        4.2.7 抗菌性能
        4.2.8体内动物实验
        4.2.9 统计分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 多孔Ti支架的表面形貌和物化表征
        4.3.2 Van和活性离子在 Ti-pSiCaP@Van-pBNPs/pep支架表面上的释放行为
        4.3.3 Ti-pSiCaP@Van-pBNPs/pep支架对细胞黏附和增殖的影响
        4.3.4 黏着斑的研究
        4.3.5 整合素亚单位的表达
        4.3.6 MSCs的成骨分化研究
        4.3.7 Ti-pSiCaP@Van-pBNPs/pep支架体外抗菌能力评价
        4.3.8 Ti-pSiCaP@Van-pBNPs/pep支架体内骨诱导能力评价
        4.3.9 具有功能性生物表面的多孔钛复合支架可能的成骨诱导机制
    4.4 小结
第5章 具有多重生物学性能及仿生微/纳米多孔结构的PVA/CuHA-pDA-pep复合支架的制备与研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 实验材料与试剂
        5.2.2 实验设备与仪器
        5.2.3 多孔PVA/CuHA-pDA-pep复合支架的制备
        5.2.4 材料表征
        5.2.5 活性离子和BFP-1 的体外释放实验
        5.2.6 体外细胞实验
        5.2.7 体外抗菌实验
        5.2.8 体内动物实验
        5.2.9 统计分析
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 多孔PVA/CuHA-pDA-pep复合支架的理化性能表征
        5.3.2 BFP-1和Cu离子在复合支架上的体外释放行为
        5.3.3 PVA/CuHA-pDA-pep复合支架上MSCs黏附和增殖
        5.3.4 PVA/CuHA-pDA-pep复合支架上MSCs的成骨分化研究
        5.3.5 PVA/CuHA-pDA-pep复合支架上HUVECs的成血管化研究
        5.3.6 PVA/CuHA-pDA-pep复合支架的体外抗菌能力评价
        5.3.7 PVA/CuHA-pDA-pep复合支架的体内生物相容性评价
    5.4 小结
结论
展望
致谢
缩略词表
参考文献
攻读博士期间发表的论文及科研成果



本文编号：3829498