载BMP短纤维涂覆多孔HA支架制备及其性能表征

发布时间：2017-08-07 23:24

  本文关键词：载BMP短纤维涂覆多孔HA支架制备及其性能表征

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【摘要】：钙磷酸盐生物陶瓷如羟基磷灰石(HA)等,它与自然骨中发现的钙磷酸盐的成分相似,具有卓越的生物相容性,被广泛应用于骨组织工程。但HA很难在不破坏其生物功能化表面的情况下载入生长因子,因此,单一的HA支架在体内植入后,在组织生长过程中易出现内部营养供应不足的问题。而根据细胞外基质(extracellular matrix, ECM)中的重要成分——胶原蛋白,主要以纳米纤维的形式存在并构成纤维网架,构建具有类ECM结构的仿生支架可能为细胞在体外的生长提供理想的微环境。本课题中,在构建类ECM结构仿生支架的同时,为了使多孔HA支架在骨缺失修复过程中促进骨组织加速生长,采用载有骨形态发生蛋白-2(BMP-2)的聚乳酸短纤维对HA支架表面进行修饰,形成药物缓释体系。利用乳液静电纺丝工艺制备装载BMP-2的聚乳酸纤维,将纤维短切后分散在海藻酸钠(SA)溶液中,并涂覆在HA多孔支架表面获得短纤维复合支架。对复合支架微观形貌、孔隙率、力学性能等进行表征,并对复合支架进行进一步的细胞实验和异位成骨实验,本实验获得以下结论：(1)使用粒子滤除法制备出贯通性良好的HA多孔支架,纯HA支架最大抗压强度0.52±0.07 MPa,当将PLLA短纤维结合到支架表面后,支架抗压强度增加到1.16+0.25Mpa,同时对支架的贯通性及孔隙率几乎没有影响；(2)利用铜板切片法制备PLLA短纤维操作简单,单根短切纤维长度在500μm左右。并且SA对短纤维的分散效果最佳,使纤维可以均匀的涂覆在支架表面。(3)在体外释放实验中,复合支架降低了蛋白早期的突释量,1d内蛋白的突释量仅为21.5%,且持续释放时间约为4周。(4)从细胞实验结果可得出,支架表面涂覆短纤维,模拟了细胞外基质结构,有利于细胞的黏附和增殖。(5)体内异位植入实验得出,支架内部有较多组织长入,说明支架生物相容性良好,纤维复合支架生骨及血管量较HA支架多,说明支架表面的类细胞外基质结构对支架整体的异位成骨诱导性能具有显著的影响；BMP-2复合支架的新生骨及新生血管量最多,说明复合支架载药体系可以很好地促进骨修复。
【关键词】：羟基磷灰石支架 短纤维 表面修饰 骨形态发生蛋白 药物缓释
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 引言12
• 1.2 组织工程材料的生物学研究进展12-18
• 1.2.1 骨组织工程对生物支架材料的性能要求12-14
• 1.2.2 骨组织工程常用支架材料14-16
• 1.2.3 骨组织工程支架的制备技术16-18
• 1.3 支架表面微结构研究进展18-22
• 1.3.1 表面微纳结构的生物学研究18-20
• 1.3.2 纳米纤维的生物学效应20
• 1.3.3 纳米纤维的制备方法20-22
• 1.4 组织工程支架药物控释研究进展22-25
• 1.4.1 药物缓释型支架制备方法22-23
• 1.4.2 羟基磷灰石支架载药研究23-24
• 1.4.3 载活性物质电纺纤维支架研究进展24-25
• 1.5 本课题研究意义和内容25-27
• 1.5.1 本课题研究意义25-26
• 1.5.2 本课题的研究内容26-27
• 第2章 HA/PLLA短纤维复合支架的制备27-39
• 2.1 引言27
• 2.2 实验材料及仪器27-29
• 2.3 HA支架制备29-30
• 2.3.1 糖球(造孔剂)制备29
• 2.3.2 多孔羟基磷灰石支架的制备29-30
• 2.4 PLLA纳米短纤维的制备30-31
• 2.4.1 载BMP-2电纺纤维的制备30-31
• 2.4.2 PLLA纤维短切31
• 2.5 PLLA短纤维的分散31-32
• 2.5.1 纤维分散剂的选择31-32
• 2.5.2 分散剂浓度对纤维分散的影响32
• 2.5.3 纤维分散方法32
• 2.6 短纤维涂覆支架制备32-33
• 2.6.1 短纤维与支架结合方法32-33
• 2.6.2 支架孔隙率及抗压强度的测定33
• 2.7 结果与讨论33-38
• 2.7.1 多孔HA支架形貌观察33-34
• 2.7.2 载BMP-2纳米纤维的制备34
• 2.7.3 PLLA纤维短切34-35
• 2.7.4 纤维分散剂的选择35-36
• 2.7.5 复合支架的形貌观察36-37
• 2.7.6 支架的孔隙率及抗压强度37-38
• 2.8 本章小结38-39
• 第3章 支架释药研究及细胞行为研究39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 实验材料与仪器39-40
• 3.3 支架载药量测定40-42
• 3.3.1 BMP试剂盒测定骨形成蛋白浓度40-42
• 3.3.2 蛋白包裹量与包封效率的测定42
• 3.3.3 支架纤维结合量计算42
• 3.4 电纺纤维中BMP-2的体外释放42-43
• 3.4.1 PBS缓冲液的配置42
• 3.4.2 体外释放实验方法42-43
• 3.5 支架的细胞行为学研究43-45
• 3.5.1 成骨细胞体外培养43
• 3.5.2 材料的灭菌及预处理43
• 3.5.3 细胞接种43-44
• 3.5.4 Alamar Blue检测细胞增殖44-45
• 3.5.5 细胞SEM形貌观察45
• 3.6 结果与讨论45-49
• 3.6.1 蛋白包裹量与包封效率45
• 3.6.2 支架纤维结合量45-46
• 3.6.3 纤维中蛋白的释放行为46-47
• 3.6.4 复合支架细胞行为47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第4章 体内异位成骨研究50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 实验材料及仪器50-51
• 4.3 动物实验模型建立51
• 4.3.1 动物选择51
• 4.3.2 实验设计51
• 4.4 实验过程51-53
• 4.4.1 支架准备51
• 4.4.2 动物实验过程51-52
• 4.4.3 组织学样品制备52-53
• 4.4.4 组织学样品采集53
• 4.5 结果与讨论53-58
• 4.5.1 大体观察53-54
• 4.5.2 组织学形态研究54-57
• 4.5.3 组织形态计量学结果57-58
• 4.6 本章小结58-60
• 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-72
• 攻读硕士期间发表的论文及参与科研项目72

【参考文献】

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本文编号：637260