載Dex的形狀記憶型nHAp-PLMC復(fù)合纖維的制備與成骨性能評價(jià).pdf

1、通過仿生方法構(gòu)建生物材料支架實(shí)現(xiàn)對各種傷病骨組織的再生性修復(fù)是目前組織工程和再生醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。骨組織是由多種類型的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞信號因子和力學(xué)刺激等成分或因素組成的復(fù)雜微環(huán)境系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)，如何設(shè)計(jì)和構(gòu)建能精確模擬天然骨組織的基質(zhì)微環(huán)境、生物力學(xué)微環(huán)境和生物因子微環(huán)境的仿生生物材料支架，是在本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)對骨損傷和骨缺損進(jìn)行有效再生性修復(fù)的一個(gè)重要研究和努力方向。
　　近年來，電紡絲技術(shù)在組織工程支架制備中的廣泛應(yīng)用，

2、已經(jīng)為從組分及納米纖維結(jié)構(gòu)層面上仿生天然骨組織的基質(zhì)微環(huán)境提供了可能。生物可降解形狀記憶聚合物（Shape memory polymers,SMPs）是一種新型智能材料，因其具有生物相容性好、形變率高、形變溫度可調(diào)控和易成型等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注。采用這類智能材料構(gòu)建的骨組織工程支架，可以在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生持續(xù)的生物力學(xué)刺激，為骨細(xì)胞提供理想的生物力學(xué)微環(huán)境。地塞米松（Dexamethasone, Dex）是一種常用于調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

3、（BMSCs）向成骨細(xì)胞分化的小分子藥物，被廣泛地用于促進(jìn)骨損傷和骨缺損的修復(fù)。因此，通過電紡絲技術(shù)將特定的生物可降解SMP制備成納/微米超細(xì)纖維，同時(shí)引入具成骨誘導(dǎo)作用的Dex成分，將為制備具有模擬天然骨的基質(zhì)微環(huán)境、生物因子微環(huán)境及生物力學(xué)微環(huán)境的骨支架提供較好的解決方案。
　　本論文的主要目的是制備負(fù)載 Dex的形狀記憶型納米羥基磷灰石/聚乳酸-聚三甲基碳酸酯（nHAp/PLMC）復(fù)合納米纖維，并研究其在基本培養(yǎng)基和成骨培養(yǎng)

4、基兩種培養(yǎng)條件下對BMSCs的成骨誘導(dǎo)分化功效。為此，本課題首先利用具有卓越生物相容性和骨傳導(dǎo)性能的納米羥基磷灰石（nHAp）吸附小分子藥物Dex，制備成 Dex/nHAp納米粒子，然后將制備的Dex/nHAp納米粒子通過電紡絲技術(shù)引入到形狀記憶高分子 PLMC中，制備出具有納米纖維結(jié)構(gòu)的載藥形狀記憶型Dex/nHAp/PLMC復(fù)合支架材料。隨后對該多功能仿生支架材料的形貌、結(jié)構(gòu)特征、熱學(xué)、機(jī)械性能和形狀記憶效應(yīng)等進(jìn)行表征，并采用超聲作

5、為一種新的熱刺激方式來調(diào)控該形狀記憶型仿生支架的形狀回復(fù)特性和Dex藥物的釋放行為。結(jié)果表明：1）Dex能夠很好的附著在nHAp的表面；2）通過電紡絲技術(shù)制備的Dex/nHAp/PLMC電紡纖維表面光滑平整，并且Dex/nHAp可較好的分散在納米纖維內(nèi)；3）隨著Dex/nHAp的加入，纖維直徑略有上升（從542?144 nm上升到799?180 nm），玻璃化轉(zhuǎn)變溫度即該形狀記憶型電紡纖維膜的形狀回復(fù)溫度從38.6℃升高到43.4℃（在

6、人體安全溫度范圍之內(nèi)），并且納米纖維的熱穩(wěn)定性也有所提高，這為引入外部超聲刺激提供了科學(xué)依據(jù)。另外，在室溫和37?C時(shí)納米纖維的拉伸強(qiáng)度分別提高了88.1％（從2.19 MPa到4.12 MPa）和31.9％（從6.9 MPa到9.1 MPa），楊氏模量分別提高了79.9％（從46.8 MPa到84.2 MPa）和114.2％（從29.5 MPa到63.2 MPa）。形狀記憶測試表明，隨著Dex/nHAp的加入，電紡復(fù)合纖維膜的形狀固定

7、率和形狀回復(fù)率分別達(dá)到了99.06％和99.99％。超聲介導(dǎo)的藥物釋放結(jié)果表明，在超聲功率為100 w，超聲時(shí)間為10 s時(shí)，nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維基本能實(shí)現(xiàn)藥物釋放量的最大化。
　　為了評估該新型仿生支架的成骨特性，本研究將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）種植在載藥形狀記憶型Dex/nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維上，并研究Dex/nHAp/PLMC復(fù)合纖維對BMSCs向成骨細(xì)胞分化的影響。通過CCK-8、SEM和熒光染色來

8、評價(jià)Dex/nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維的細(xì)胞相容性，通過堿性磷酸酶（ALP）定量、膠原（Col）定量以及ALP染色評價(jià)該Dex/nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維的成骨能力。結(jié)果表明：BMSCs在Dex/nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維上比在PLMC納米纖維上具有更好的粘附、鋪展和增殖能力。即使在僅使用基本培養(yǎng)基時(shí)，蛋白質(zhì)水平標(biāo)志的堿性磷酸酶（ALP）檢測和膠原檢測結(jié)果都一致地證明，Dex/nHAp/PLMC復(fù)合納米纖維可以顯著的促進(jìn)BM