3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的制备与初步研究

发布时间：2017-03-26 21:00

  本文关键词：3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的制备与初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：背景:《2014全球结核病报告》显示全世界范围内结核的发病率和耐多药性患者有所增高,伴随结核发病率的攀升,骨结核的发病率亦相应升高。与肺结核相比,骨结核对局部骨质的侵袭性破坏所导致的疼痛、功能障碍、畸形和瘫痪等症状,更加明显地影响患者的工作和生活质量。不仅如此,就治疗来说,骨结核比肺结核更为复杂,骨结核的传统治疗除了需要至少8至20个月的抗结核药物标准化治疗,还包括彻底的外科清创手术以及后期对骨缺损的修复。传统的骨结核治疗存在以下问题:1)长期服药带来的患者依从性下降、副作用的发生和耐药性的产生;2)清创不彻底导致骨结核复发;3)病灶清创后所遗留的骨缺损往往因为复发感染而导致骨修复失败,等等。针对目前骨结核的治疗弊端,医学领域和骨组织领域的学者们开启了用生物材料治疗骨结核的新阶段。尽管所构建的生物材料的组成各有不同,治疗机理基本一致即填充并修复清创后形成的骨缺损而无需移植自体或异体骨兼局部缓释抗结核药物以有效杀灭可能残留的结核菌而保持血药浓度在安全范围从而降低药物副作用。目的:利用3D打印技术制备出直径和高度均为5mm、孔隙大小为400μm的圆柱形多孔β-TCP支架,按PLGA:INH:RFP=60mg:20mg:15mg的最优质量配比,以复乳化溶剂挥发法制备出直径200±30μm、共包封异烟肼和利福平PLGA缓释微球,再经离心技术和明胶粘接技术将包封异烟肼和利福平的PLGA缓释微球负载于多孔β-TCP支架中,最终制备成3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料。以此作为骨关节结核经外科清创后既能够填充骨缺损并发挥骨引导作用又能够进行局部抗结核治疗的骨组织工程复合材料。方法与结果:通过三个实验部分对3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料进行研究和评价:实验一,对复合材料的制备过程、支架孔隙率、生物力学性能、体外降解和药物释放等进行研究和评价。复合材料制备的大致过程如上所述;利用重量体积法测定复合材料的支架孔隙率为(67.39±2.81)%;利用万能材料力学试验机测定复合材料的最大负荷和最大强度分别为117.2±14.9N和6.0±0.8MPa,高于3D打印多孔β-TCP支架的最大负荷85.5±10.4N和最大强度4.4±0.5MPa(P0.05),两种材料均符合人类松质骨压缩强度(2-45 MPa)的要求;通过复合材料在SBF中的质量变化测定复合材料的体外降解时间为20±1.3W。实验二,复合材料生物相容性的评价。利用CCK-8法检测复合材料的体外细胞毒性,毒性分级为1级即无细胞毒性;复合材料植入实验动物体内后的血常规与生化指标和心肝脾肺肾等重要脏器病理切片观察均正常;ECT分析结果显示材料植入动物体内后6 W 99m锝摄取率(T/NT)(98.2±7.6)%,表明兴趣区域内血管化良好,与健侧基本一致;骨标本的病理切片和显微CT显示复合材料内骨长入情况良好,并逐步取代降解的材料。通过以上研究证实该复合材料的具备优良的生物相容性,符合植入性材料的安全性要求。实验三,动物体内复合材料对股骨髁骨缺损修复能力的研究。ECT检查显示6 W兴趣区域内血管化情况与健侧一致;术后1 M、3 M、5 M钼靶X线照像、骨标本Micro-CT图像和组织学观察显示骨缺损内复合材料逐步降解、骨量逐渐增加并逐渐替代降解的复合材料;5 M Micro-CT测定骨体积分数(BVF)(90.56±6.43)%、材料体积分数(MVF)(6.53±0.87)%,与支架组比较无显著差异(P0.05);骨密度检测显示5 M复合材料组(0.272±0.025)g/cm2,与健侧比较无显著差异(P0.05);复合材料组骨标本切片经HE染色后NP70生物显微镜下观察显示5M材料降解殆尽并被新生骨替代。总之,实验组即复合材料组除了力学强度明显高于支架组(P0.05),生物相容性的各项指标、材料的血管化、材料的降解和骨缺损的修复与支架组比较均无显著差异(P0.05)。结论:3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料并没有因为负载了抗结核药物PLGA微球而降低了生物相容性和生物学性能。因此,作为骨组织工程生物材料,3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料具有优良的生物相容性和生物学性能,将会在骨关节结核治疗的改革进程中产生巨大潜力。
【关键词】：骨关节结核 骨修复 生物相容性 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料
【学位授予单位】：甘肃中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 前言12-14
• 缩略词表14-15
• 实验部分15-62
• 实验一 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的构建及表征评价15-25
• 1 材料15-16
• 2 实验方法16-19
• 2.1 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的制备16-17
• 2.1.1 多孔β-TCP支架的 3D打印16
• 2.1.2 复乳化溶剂挥发法制备PLGA抗结核药物缓释微球16
• 2.1.3 PLGA抗结核药物缓释微球载入多孔β-TCP16-17
• 2.2 3D打印多孔β-TCP支架的孔隙率测定17
• 2.3 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的生物力学检测17
• 2.4 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体外降解实验17-19
• 2.5 统计学分析19
• 3 结果19-22
• 3.1 材料大体观察19
• 3.2 材料镜下观察19-20
• 3.3 关于PLGA抗结核药物缓释微球的评价20
• 3.4 3D打印多孔β-TCP支架的孔隙率测定结果20-21
• 3.5 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的生物力学性能检测21
• 3.6 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体外降解评价结果21-22
• 4 讨论22-25
• 实验二 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的生物相容性评价25-43
• 1 材料26
• 1.1 试剂或仪器26
• 1.2 复合材料26
• 2 实验动物26-27
• 3 实验方法27-30
• 3.1 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体外细胞毒性检测27-28
• 3.1.1 优化组织块法培养成骨细胞27
• 3.1.2 材料浸提液的制配27
• 3.1.3 CCK-8 法测量各组吸光度（A）值27
• 3.1.4 细胞毒性评价27-28
• 3.2 致敏实验28
• 3.3 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体内毒性实验28
• 3.3.1 血常规、肝肾功能变化分析28
• 3.3.2 兔重要脏器病理形态观察28
• 3.4 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体内组织相容性评价28-29
• 3.4.1 复合材料的血管化情况的ECT分析29
• 3.4.2 复合材料的骨组织长入情况的Micro-CT分析29
• 3.4.3 复合材料骨组织长入情况的组织学分析29
• 3.5 统计学分析29-30
• 4 结果30-40
• 4.1 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体外细胞毒性检测结果30-34
• 4.1.1 细胞形态学观察30-32
• 4.1.2 CCK-8 检测结果32-34
• 4.2 致敏实验34
• 4.3 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的体内毒性实验34-38
• 4.3.1 血常规、生化指标变化分析结果34-36
• 4.3.2 兔重要脏器病理形态观察结果36-38
• 4.4 复合材料的血管化情况的ECT分析结果38-39
• 4.5 复合材料的骨组织长入情况的Micro-CT分析结果39-40
• 4.6 复合材料骨组织长入情况的组织学分析结果40
• 5 讨论40-43
• 实验三 3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料骨缺损修复能力的研究43-62
• 1 材料44
• 1.1 试剂或仪器44
• 1.2 实验材料44
• 2 实验动物44-45
• 3 实验方法45-49
• 3.1 兔股骨髁缺损模型的制造45
• 3.2 材料的植入45-46
• 3.3 关闭切口46
• 3.4 术后处理46
• 3.5 大体观察46
• 3.6 钼靶X线照像46
• 3.7 ECT检查46-47
• 3.8 Micro-CT检查47
• 3.9 骨密度检测47-48
• 3.10 组织学观察48
• 3.11 主要观察指标48
• 3.12 统计学分析48-49
• 4 结果49-59
• 4.1 手术后动物的一般情况49
• 4.2 兔股骨髁骨缺损后 1 M,3 M,5 M各组骨修复情况的大体观察结果49-50
• 4.3 兔股骨髁骨缺损后1 M,3 M,5 M各组骨修复情况的钼靶软X射线照相结果50-51
• 4.4 术后2 W,4 W,6 W各组ECT检查结果51-53
• 4.5 术后1 M,3 M,5 M复合材料组和支架组骨标本Micro-CT检查结果53-57
• 4.5.1 Micro-CT显示复合材料组和支架组材料降解情况53-54
• 4.5.2 Micro-CT显示复合材料组和支架组骨缺损内成骨情况54-56
• 4.5.3 Micro-CT显示复合材料组和支架组骨缺损内材料降解和成骨情况56
• 4.5.4 Micro-CT显示复合材料组和支架组骨缺损修复情况56-57
• 4.6 骨密度检测结果57
• 4.7 组织学观察结果57-59
• 5 讨论59-62
• 结论62-63
• 参考文献63-69
• 综述部分69-84
• 参考文献78-84
• 致谢84-85
• 在学期间主要研究成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Saeed Reza Motamedian;Sepanta Hosseinpour;Mitra Ghazizadeh Ahsaie;Arash Khojasteh;;Smart scaffolds in bone tissue engineering: A systematic review of literature[J];World Journal of Stem Cells;2015年03期

2 付维力;李箭;王践云;万昌秀;;壳聚糖/聚磷酸钙复合支架的生物相容性研究[J];中国运动医学杂志;2015年02期

3 庄伟;石仕元;庄汝杰;;骨与关节结核患者病灶感染病原菌检测结果分析[J];中华医院感染学杂志;2015年02期

4 袁景;甄平;赵红斌;;高性能多孔β-磷酸三钙骨组织工程支架的3D打印[J];中国组织工程研究;2014年43期

5 陈玉阳;孙静;谢富强;张峗;王新;孙健;;纳米壳聚糖骨形态发生蛋白水凝胶预防大鼠牙槽嵴萎缩[J];中国组织工程研究;2014年39期

6 侯喜君;王春华;李霖;廉红星;李玉强;张连清;;β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损[J];中国组织工程研究;2013年03期

7 张丹;南黎;任玲;张扬;薛楠;刘欢叶;;CCK-8法和MTT法评价医用抗菌不锈钢细胞毒性的比较研究[J];口腔医学;2012年01期

8 王得利;孔祥盼;栾海蓉;芦山;商维荣;;Choukroun富血小板纤维蛋白复合自体微小颗粒骨修复兔颅骨缺损[J];中国组织工程研究与临床康复;2011年47期

9 张爱娟;;模拟体液中类骨羟基磷灰石的合成[J];山东大学学报(工学版);2010年03期

10 张启焕,闫玉华,陈晓明,江昕;多孔β-TCP陶瓷药物载体的制备与体外释药速率的研究[J];山东陶瓷;2004年03期

  本文关键词：3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料的制备与初步研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：269336