復(fù)合rhBMP-2-明膠微球多孔鈦合金制備及體外成骨活性研究.pdf

1、背景：
　　創(chuàng)傷骨修復(fù)材料已成為當(dāng)前骨科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。在眾多的骨修復(fù)材料中，金屬材料以其良好的機(jī)械強(qiáng)度被用于負(fù)重區(qū)域的骨修復(fù)。然而實(shí)體的金屬材料由于自身特性，影響了其在臨床的應(yīng)用：首先，金屬材料的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于骨組織的彈性模量，植入體內(nèi)后產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，導(dǎo)致植入體周圍骨質(zhì)溶解，植入體松動、脫落。其次，金屬材料多為生物惰性材料，其表面不能與人體骨組織形成良好的生物性結(jié)合，影響了植入體的穩(wěn)定性。為了解決這一難題，多孔金屬材料

2、應(yīng)運(yùn)而生，如多孔鉭、多孔鈦等，這類材料不僅保留了原有金屬材料的特性，而且可通過調(diào)整其孔隙率及孔徑大小，以達(dá)到與骨組織相匹配的彈性模量。另外，由于多孔結(jié)構(gòu)增加了材料的表面積，更適合骨組織在材料表面和內(nèi)部生長，增加了植入體與骨組織的結(jié)合強(qiáng)度。然而，由于金屬材料的生物惰性，缺乏成骨誘導(dǎo)活性，在體內(nèi)不能有效的誘導(dǎo)病變區(qū)域的骨組織修復(fù)，即便是多孔金屬材料，其臨床效果也大打折扣。為此，探索一種具有良好的骨誘導(dǎo)作用的多孔金屬材料顯得尤為重要。

3、　　目的：
　　制備具有良好的成骨活性的多孔鈦合金材料,并檢測其生物學(xué)特性?；舅悸罚憾嗫租伜辖馂榈蛷椥?、高強(qiáng)度材料，可以滿足人體骨組織的生物力學(xué)的需要；適當(dāng)?shù)目讖酱笮〖岸嗫捉Y(jié)構(gòu)可促進(jìn)新生骨組織的長入，增加植入體的穩(wěn)定性；多孔鈦合金孔隙內(nèi)可以復(fù)合rhBMP-2/明膠緩釋系統(tǒng)，隨著明膠的降解釋放rhBMP-2，以促進(jìn)骨組織在材料內(nèi)部的生長、增殖及礦化。
　　方法：
　　本研究采用改良型乳化冷凝集法制備明膠微球。通過正交試

4、驗(yàn)得到制備明膠微球所需的最佳明膠濃度、交聯(lián)時(shí)間、勻漿速度、乳化劑濃度等，所制備的明膠微球應(yīng)滿足有效復(fù)合入多孔鈦合金孔隙（平均孔徑200μm）的要求，SEM觀察明膠的形態(tài)。通過滲透法復(fù)合rhBMP-2。ELISA法測定rhBMP-2/明膠微球的包封率、載藥量及體外緩釋性能，通過毒性試驗(yàn)檢測其安全性。配制5mg/ml、10mg/ml、20mg/ml的rhBMP-2/明膠微球乙醇溶液，將多孔鈦合金浸入其中，在負(fù)壓條件下凍干，制備復(fù)合rhBMP

5、-2/明膠微球的多孔鈦合金材料。SEM掃描觀察復(fù)合情況，以確定最佳的rhBMP-2/明膠微球濃度，即這種濃度可以達(dá)到rhBMP-2/明膠微球的最大復(fù)合，又不影響多孔鈦合金的貫通性。ELISA法檢測其釋放性能，毒性試驗(yàn)檢測其安全性；體外細(xì)胞培養(yǎng)對比性檢測其對MSCs的形態(tài)、粘附、增殖及成骨分化（ALP、OC含量的測定）的影響。
　　結(jié)果：
　　實(shí)驗(yàn)所制備的明膠微球平均粒徑為（16±5）μm，rhBMP-2/明膠微球的載藥量為(

6、100±50)ng/mg，包封率為(89.5±3.0)％，體外釋放呈雙相，24h釋藥率為（20±0.4）％，以后呈緩慢釋放曲線，28天時(shí)達(dá)到（80±0.5）％。毒性試驗(yàn)證實(shí)材料無毒副作用。實(shí)驗(yàn)證實(shí)10mg/ml的明膠微球乙醇溶液能夠在多孔鈦合金材料表面和內(nèi)部形成良好的復(fù)合。復(fù)合材料24h的rhBMP-2體外釋放率為8.3％，隨后其呈緩慢釋放。整個(gè)過程rhBMP-2呈現(xiàn)平穩(wěn)的緩慢釋放過程，無爆釋效應(yīng)；生物相容性良好；體外細(xì)胞MSCs培養(yǎng)，

7、復(fù)合材料的粘附、增殖及成骨分化指標(biāo)（ALP、OC）均明顯高于未復(fù)合組。
　　結(jié)論：
　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1.采用改良型雙相乳化冷凝集法結(jié)合滲透法制備的rhBMP-2/明膠微球可達(dá)到復(fù)合多孔鈦合金材料的要求，具有良好的緩釋性能、生物安全性及成骨活性，是一種理想的rhBMP-2緩釋載體。
　　2.復(fù)合rhBMP-2/明膠微球多孔鈦合金具有更加優(yōu)異的rhBMP-2控釋性能及良好的成骨活性，可作為骨修復(fù)的備選材料