仿貽貝明膠基雙層水凝膠的性能及其用于骨-軟骨修復的研究.pdf

1、關節(jié)創(chuàng)傷引起的疾病非常常見，嚴重影響人們的生活。然而關節(jié)軟骨特殊的結構導致其自修復能力極其有限，研究用于關節(jié)損傷的修復材料顯得尤為重要。但是傳統(tǒng)的軟骨缺損修復各有局限性，而且不能完全恢復軟骨組織的功能性。水凝膠是一類由親水性高分子形成的高含水網絡狀聚合物，因其與關節(jié)軟骨的細胞外基質組成相似，被研究用于軟骨再生與修復。明膠基水凝膠因其良好的生物相容性、可生物降解性及固載生物活性因子的特點而廣泛應用于軟骨組織工程領域。然而，物理交聯(lián)的明膠水

2、凝膠熱穩(wěn)定性差、雙鍵改性后的化學交聯(lián)明膠水凝膠的力學性能不足。
　　本論文以生物相容性良好的明膠、聚多巴胺、羥基磷灰石為主體成分，通過對明膠接枝雙鍵改性，在多巴胺與其他聚合物之間的相互作用及原位合成的鈣磷的納米增強作用下，經化學聚合，得到力學性能良好、可用于骨/軟骨一體化修復的雙層復合水凝膠。該雙層水凝膠在上下兩層采用同一主體——MAGel，在聚合過程中界面能夠良好的融合，解決了傳統(tǒng)雙層水凝膠兩層之間結合力差的問題。主要內容分為以

3、下兩個部分:
　　首先，以甲基丙烯酸酐改性的明膠(MAGel)為基底，引入聚多巴胺(PDA)，并在水凝膠中原位形成納米鈣磷相(CaP)，分別制備了聚多巴胺-明膠水凝膠(MAGel-PDA)，鈣磷-明膠水凝膠(MAGel-CaP)，聚多巴胺/鈣磷-明膠水凝膠(MAGel-PDA/CaP)三種水凝膠。通過調控多巴胺和鈣磷的含量，優(yōu)化水凝膠的物理化學性能。壓縮實驗結果表明摻入3 wt.％的鈣磷和2wt.％的多巴胺可以提高水凝膠的力學性能

4、(0.72±0.24MPa)，使其具有相對于純明膠水凝膠壓縮強度的3.6倍左右。并研究了這幾種水凝膠的形貌、溶脹、降解和釋放性能，均表現出可以用于關節(jié)損傷修復的優(yōu)良性能。
　　其次，通過研究骨髓間充質干細胞、軟骨細胞在三種水凝膠表面的增殖和分化行為，結果表明含有多巴胺的樣品組均表現出優(yōu)良的細胞親和性，在多巴胺的粘附性和鈣磷的誘導作用下，聚多巴胺/鈣磷-明膠水凝膠表現出干細胞分化的潛力，在生長因子BMP-2的作用下表現出良好的分化能

5、力。
　　最后，選擇以MAGel-PDA水凝膠作為軟骨修復層，以MAGel-PDA/CaP水凝膠作為軟骨下骨修復層。將MAGel-PDA與MAGel-PDA/CaP水凝膠預聚液分上、下層同時聚合得到雙層復合水凝膠。另外，為了提高水凝膠的組織誘導性，在水凝膠上層中固載生長因子TGF-β2誘導軟骨再生，在下層中固載BMP-2誘導骨再生。通過植入兔膝關節(jié)骨/軟骨缺損中，研究該雙層水凝膠體內骨/軟骨修復性能。組織學分析發(fā)現缺損部位新生的軟