含多巴胺载双组份药物磷酸钙骨水泥的研究

发布时间：2017-08-21 23:18

  本文关键词：含多巴胺载双组份药物磷酸钙骨水泥的研究

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【摘要】：磷酸钙骨水泥(CPC)具有自固化,可塑形等特点,其水化产物为自然骨的主要无机成分—羟基磷灰石(HA),因此CPC是目前较为理想的骨填充材料之一。但由于CPC的力学性能较差而限制了其在临床上的应用。多巴胺(DA)是一类具有良好生物相容性,可在潮湿环境中形成具有超强粘性的聚多巴胺的小分子。研究表明聚多巴胺可与至少25种材料形成牢固的黏附关系,因此本论文拟添加DA增强CPC的抗压强度。骨缺损修复是一个时序性的复杂过程,在不同阶段需要给予病灶部位不同药物,因此本研究的目的是制备含DA载双组份药物的CPC,并实现提高CPC的抗压强度和前期释放抗生素,长期释放促骨生长药物的时序性释放。 本研究采用Biocement D的配方,分别加入不同浓度的DA,利用X-射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、万能材料力学试验机和扫描电镜(SEM)研究载DA的CPC的的相成分、抗压强度和微观形貌。采用复乳法制备载骨碎补提取物(GSB,主要成分：柚皮甙)的PLGA微球(MS)。以MS的载药率为考察因素,选取内水相浓度、投药量、氯化钠的量和司班的量等因素,利用正交实验分析优化MS的制备。分别在CPC和含1.75%DA的CPC中装载可广谱抗菌的庆大霉素(GS)和MS,载GS和MS的量分别为0wt.%和0wt.％、1wt.％和0wt.％、0wt.％和10wt.％.1wt.%和10wt.%。通过Gillmore双针法、XRD、万能材料力学试验机、紫外分光光度计和SEM等检测各组CPC的凝固时间、相成分、抗压强度、体外药物模拟释放、微观形貌和MS降解后孔隙率等。采用成骨细胞(MC3T3-EI)共培养法研究各组CPC上细胞的粘附行为、增殖以及分化；采用琼脂培养板扩散实验(金黄色葡萄球菌,ATCC,6538)研究各组CPC的抗菌性能。 载DA的CPC的研究结果表明：DA载入CPC中会发生自聚合形成聚多巴胺,并可促进α-TCP和DCPD的溶解与转化,且其促进作用随着DA的浓度的增加而增强；1.75wt.％DA的载入可将CPC的抗压强度提高4MPa,3.5wt.％和7wt.％DA的载入可将CPC的抗压强度提高10Mpa和8.8MPa;DA载入后可改善CPC结构的致密性。 载GSB的PLGA微球的研究结果表明：内水相浓度对MS的载药率有显著性影响,优化后载药率为10.2%；MS平均粒径为28μm呈现光滑的球形；药物释放时间约为20d。 含DA载双组份药物CPC的研究结果表明：DA和MS的载入会缩短CPC的凝固时间,GS的载入会延长CPC的凝固时间,但均不存在显著性差异；同时载入DA和双组份药物时,可将CPC的抗压强度提高8MPa; GS集中在前期释放,释放约16d, GSB则释放时间更长约110d,DA的载入可延缓两种药物释放的时间,减小药物的最终释放量；药物释放100d后,各组CPC均已基本转化为HA,聚多巴胺、GS和MS的降解物都会抑制HA晶体的成核和生长,MS的降解可提高CPC的孔隙率,这有利于体液的渗入和骨组织的长入。与细胞共培养结果显示：培养1d后,各组CPC表面均粘附了大量的活细胞；同时载有DA、MS和GS的CPC可长期促进细胞增殖,前期抑制细胞ALP活性,共培养7d后对细胞ALP活性无影响。同时载有DA和双组份药物的CPC具有一定的抗菌能力。 本论文结果显示,同时载入DA和双组份药物后CPC的抗压强度可提高MPa; GS和MS可以实现药物的程序性释放,GS释放集中在前14d, GSB的释放时间约为110d；同时载有DA和双组份药物的CPC可长期促进细胞增殖,前期抑制细胞ALP活性,共培养7d后对细胞ALP活性无影响,且具有一定的抗菌能力。
【关键词】：磷酸钙骨水泥 多巴胺 抗压强度 药物释放 双组份药物 PLGA微球 生物相容性 抗菌性能
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 目录11-13
• 第一章 前言13-21
• 1.1 磷酸钙骨水泥的组成和分类13
• 1.2 CPC的优点及其应用13-15
• 1.2.1 自固化13-14
• 1.2.2 凝固时间14
• 1.2.3 可塑型14
• 1.2.4 力学性质14-15
• 1.2.5 生物相容性15
• 1.2.6 骨传导和骨诱导15
• 1.3 CPC的力学性能增强15-16
• 1.3.1 添加微量元素15-16
• 1.3.2 添加纤维、晶须或碳纳米管16
• 1.3.3 添加无机粒子16
• 1.3.4 添加有机物16
• 1.4 CPC载药16-18
• 1.4.1 药物直接与CPC的固相或液相共混17
• 1.4.2 磷酸钙载药后再添加至CPC中17-18
• 1.4.3 以可降解材料包裹药物后再载入到CPC中18
• 1.5 多巴胺18-19
• 1.5.1 多巴胺18-19
• 1.5.2 多巴胺的研究19
• 1.6 本课题的立题依据及研究目的19-21
• 1.6.1 本课题的提出19
• 1.6.2 本课题的研究目的和内容19-21
• 第二章 载多巴胺磷酸钙骨水泥的研究21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 材料与方法21-23
• 2.2.1 材料21
• 2.2.2 CPC的制备21-22
• 2.2.3 材料学性能表征22-23
• 2.3 结果与讨论23-28
• 2.3.1 DA对CPC相成分的影响23-27
• 2.3.2 DA对CPC抗压强度的影响及微观形貌观察27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 载骨碎补PLGA微球的制备与研究29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 材料与方法29-31
• 3.2.0 材料29-30
• 3.2.1 载GSB的PLGA微球的制备30
• 3.2.2 载GSB的PLGA微球的正交实验设计30
• 3.2.3 性能与表征30-31
• 3.3 实验结果与讨论31-35
• 3.3.1 正交实验结果分析31-33
• 3.3.2 PLGA微球的载药率和包封率33
• 3.3.3 粒径分析与形貌观察33-34
• 3.3.4 体外释放34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 含多巴胺载双组份药物的磷酸钙骨水泥的研究36-52
• 4.1 引言36
• 4.2 材料与方法36-40
• 4.2.1 材料36-37
• 4.2.2 含DA载双组份药物CPC的制备37
• 4.2.3 性能表征37-40
• 4.3 结果与讨论40-50
• 4.3.1 药物的载入对CPC凝固时间的影响40-41
• 4.3.2 药物的载入对CPC相成分的影响41-42
• 4.3.3 药物的载入对CPC抗压强度的影响42-43
• 4.3.4 药物载入对CPC微观形貌的影响43-44
• 4.3.5 体外药物释放研究44-47
• 4.3.6 各组CPC药物释放后的XRD图谱分析47-48
• 4.3.7 药物释放前与释放后各组CPC微观结构的观察48-49
• 4.3.8 各组CPC孔隙率的研究49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 生物学评价52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 材料与方法52-55
• 5.2.1 材料52-53
• 5.2.2 细胞实验53-54
• 5.2.3 抗菌实验54-55
• 5.3 实验结果及讨论55-59
• 5.3.1 细胞形态分析55-56
• 5.3.2 细胞活性检测56-57
• 5.3.3 碱性磷酸酶检测57-58
• 5.3.4 抗菌性能分析58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-72
• 简写附录72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄琪;阮孜炜;李东旭;;磷酸钙骨水泥的生物学性能[J];材料导报;2005年07期

2 杨连利;梁国正;;水凝胶在医学领域的热点研究及应用[J];材料导报;2007年02期

3 郜成莹;叶建东;;磷酸钙骨水泥负载庆大霉素的制备与性能[J];材料导报;2008年03期

4 唐良华;王爱民;;载抗生素骨科内植入物的研究进展[J];创伤外科杂志;2008年03期

5 肖琳琳;魏雨;计剑;;基于聚多巴胺辅助自组装单分子层技术的PTFE表面修饰及其内皮细胞选择性黏附研究[J];高分子学报;2010年04期

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本文编号：715713