基于羧基化PLGA納米骨修復(fù)材料的制備及性能研究.pdf

1、骨缺損或骨不連的治療一直是骨科領(lǐng)域長(zhǎng)期致力解決的臨床難題。骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展為骨缺損和骨不連的修復(fù)和治療提供了希望。支架材料作為骨組織工程最重要的元素之一，其制備及研發(fā)受到研究者廣泛關(guān)注。無(wú)機(jī)粒子與聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合制備的骨組織工程支架材料很多，其能夠發(fā)揮無(wú)機(jī)粒子和聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物的優(yōu)點(diǎn)。以往無(wú)機(jī)粒子/聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合支架的制備方法是將無(wú)機(jī)粒子在聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物溶液或熔體中混合，

2、這就導(dǎo)致無(wú)機(jī)離子在聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物內(nèi)部分散不均勻，植入機(jī)體后不能有效與宿主細(xì)胞接觸進(jìn)而發(fā)揮生物學(xué)作用。因此，制備結(jié)構(gòu)和成分均勻的無(wú)機(jī)啦子/聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合支架具有重要的臨床意義。
　　目的：
　　探討末端羧基化聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物(PLGA-COOH)合成方法;基于羧基化PLGA制備兩種納米骨修復(fù)材料;對(duì)納米骨修復(fù)材料的相關(guān)表征、力學(xué)性能、降解性能及生物相容性進(jìn)行檢測(cè);驗(yàn)證納米骨修復(fù)材料的體內(nèi)異

3、位成骨能力和骨缺損修復(fù)性能。
　　方法：
　　1、制備羧基化PLGA，分別與納米級(jí)HAP和TCP共混，經(jīng)攪拌，洗鹽和凍干等過(guò)程制備PLGA-COOH/HAP和PLGA-COOH/TCP復(fù)合支架。研究其相關(guān)表征及力學(xué)性能和降解性能等。
　　2、復(fù)合支架與MC3T3-E1細(xì)胞體外共培養(yǎng)定性和定量分析支架對(duì)細(xì)胞增值、細(xì)胞周期、成骨分化及黏附性能的影響。
　　3、復(fù)合支架體外負(fù)載rhBMP-2，研究體外釋放性能。通過(guò)SD

4、大鼠臀大肌肌袋實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架的異位成骨性能。
　　4、通過(guò)兔顱骨臨界性骨缺損模型評(píng)價(jià)支架無(wú)負(fù)荷情況下骨缺損修復(fù)性能。
　　5、通過(guò)兔尺骨臨界性骨缺損模型評(píng)價(jià)復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架長(zhǎng)骨大節(jié)段骨缺損的修復(fù)性能。
　　結(jié)果：
　　1、核磁氫譜和分子量檢測(cè)顯示，羧基被成功接枝在PLGA聚合物末端，PLGA聚合物分子量120000左右。SEM和Micro CT掃描顯示支架具有多孔結(jié)構(gòu)，孔

5、徑均一。EDX證實(shí)兩種支架的特征性元素均為鈣、磷和碳。力學(xué)性能測(cè)試顯示兩種支架的抗壓縮和抗彎曲強(qiáng)度沒(méi)有明顯差異。降解實(shí)驗(yàn)顯示隨著時(shí)間延長(zhǎng)，兩種支架重量均減低;支架中無(wú)機(jī)成分晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;PLGA聚合物分子量隨時(shí)間延長(zhǎng)而減低。
　　2、CCK-8和流式結(jié)果顯示，兩種支架具有良好生物相容性和促細(xì)胞增值作用。ALP測(cè)定顯示兩種復(fù)合支架具有一定促成骨分化性能，優(yōu)于單純PLGA;掃描電鏡和激光共聚焦結(jié)果顯示，復(fù)合支架和羧基化PLGA均有利于

6、細(xì)胞的黏附，且細(xì)胞形態(tài)較好。
　　3、兩種復(fù)合支架可作為rhBMP-2的緩釋載體，有效釋放時(shí)間可達(dá)360小時(shí)。將負(fù)載rhBMP-2的支架植入SD大鼠臀大肌肌袋中，術(shù)后2周和4周可見(jiàn)明顯異位骨化發(fā)生，新生骨塊明顯。
　　4、復(fù)合支架具有修復(fù)無(wú)負(fù)荷情況下兔顱骨臨界性骨缺損的能力，與單純PLGA聚合物比，更有利于新生骨生成和骨改建。
　　5、復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架具有修復(fù)兔尺骨長(zhǎng)節(jié)段臨界性骨缺損的能力，負(fù)載rhBM

7、P-2后增強(qiáng)了復(fù)合支架骨修復(fù)性能。
　　結(jié)論：
　　1、成功制備羧基化PLGA聚合物?；隰然疨LGA聚合物成功制備兩種納米骨修復(fù)材料，PLGA-COOH/HAP和PLGA-COOH/TCP。其孔隙率和孔徑、力學(xué)性能、降解性能基本滿(mǎn)足理想骨組織工程材料要求。
　　2、支架材料具有較好的細(xì)胞生物相容性及促細(xì)胞增值、分化作用，無(wú)明顯的細(xì)胞毒性。
　　3、PLGA-COOH/HAP和PLGA-COOH/TCP可作為r

8、hBMP-2緩釋載體;復(fù)合支架材料負(fù)載rhBMP-2具有較好的生物活性，有利于新生骨生成。單純支架材料植入體內(nèi)未導(dǎo)致明顯的炎癥反應(yīng)，具有良好的生物安全性，符合國(guó)家生物醫(yī)用材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
　　4、兔顱骨臨界性骨缺損情況下，PLGA-COOH/HAP和PLGA-COOH/TCP復(fù)合支架有較強(qiáng)的骨修復(fù)和骨改建能力，優(yōu)于單純PLGA-COOH。
　　5、負(fù)載rhBMP-2的復(fù)合支架能夠修復(fù)兔尺骨大節(jié)段臨界性骨缺損，兩種復(fù)合支架具有潛