新型PLGA-HMS-HA復合微球載體支架的構建及特性研究.pdf

1、背景：骨髓炎、骨關節(jié)結核、骨腫瘤等原因所致的骨破壞和骨缺損治療一直是臨床骨科的難題之一。骨組織工程技術和載體材料的不斷發(fā)展為上述原因所致的骨缺損修復提供了良好途徑。大量實驗研究表明利用骨組織工程技術構建穩(wěn)定的抗感染、抗腫瘤藥物緩釋載體支架，實現(xiàn)藥物在病灶中控制釋放，不僅可抑制感染和殺滅腫瘤細胞，還可修復骨缺損，從而有效提高治愈率。選取合適的支架載體對于提高骨組織工程產(chǎn)品的骨修復能力具有至關重要的作用。本實驗首先通過溶劑揮發(fā)法制備聚乳酸-

2、羥基乙酸（PLGA）復合六方介孔硅（HMS）、羥基磷灰石(HA)載體微球，然后通過熱燒結工藝構建PLGA/HMS-HA微球載體支架，并對其結構特性、體外降解性和機械性能，以及其對細胞生物學行為的影響進行評價。
　　1.PLGA/HMS-HA復合微球載體支架的制備及結構表征
　　目的：制備新型PLGA/HMS-HA復合微球多孔支架，并對其結構特性進行檢測，以評估其作為骨載體支架材料的可行性。方法：利用溶劑揮發(fā)法以PLGA復合H

3、MS和HA為基質制備新型微球，再將微球通過熱燒結法制備成具有多孔結構的支架載體。分別采用掃描電鏡觀察微球和復合支架的形態(tài)和粒徑、表面接觸儀測定微球表面接觸角、顯微CT觀察支架內(nèi)部情況并對其進行三維重建，分析孔徑、孔隙率，連通率等參數(shù)。結果：微球在掃描電鏡下呈圓球形，表面相對粗糙，直徑為428±16μm。復合支架掃描電鏡顯示PLGA/HA組微球表面光滑，微球間相互粘結緊密，PLGA/HMS組微球表面粗糙，微球間相互粘結較松散，而PLGA/

4、HMS-HA組微球表面形態(tài)及相互粘結介于前兩者之間。微球靜態(tài)表面接觸角測量示 PLGA/HA為76.0°，PLGA/HMS為92.3°，PLGA/HMS-HA為74.1°。顯微CT示支架孔隙率為51.43％，中位孔徑為87μm，連通率為98.18％。結論：構建的新型PLGA/HMS-HA微球支架具有良好的表面形貌及三維空間結構，可作為載體支架應用于骨組織工程。
　　2.PLGA/HMS-HA復合微球載體支架體外降解性及機械性能研究

5、
　　目的：體外評價PLGA/HMS-HA復合微球載體支架的降解性和機械性能。方法：依據(jù)實驗1部分制備三種復合不同基質成分（HA，HMS，HMS-HA）的微球載體支架：A組，PLGA/HA微球載體支架；B組，PLGA/HMS微球載體支架；C組，PLGA/HMS-HA微球載體支架。通過體外降解實驗分別于1、2、4、8周測定支架的質量損失，并通過掃描電鏡和能譜分析觀察支架材料降解后形貌和組成元素變化。采用萬能生物力學機測定3組材料抗壓

6、強度。結果：三組支架材料早期降解都相對緩慢；4周時 B組支架材料質量丟失明顯多于其他兩組（P<0.05）；8周時B組支架材料質量損失達到40％以上，顯著明顯多于其他兩組（P<0.05）。支架材料抗壓強度顯示：A組支架材料抗壓強度為3.49±0.93MPa；B組支架材料抗壓強度為0.38±0.13MPa；C組支架材料抗壓強度可達7.22±0.95MPa，明顯高于其他兩組（P<0.05）。結論：PLGA/HMS-HA微球支架材料具有規(guī)律的體

7、外降解能力，抗壓強度明顯優(yōu)于單一基質成分的微球支架。
　　3.PLGA/HMS-HA復合微球載體支架對骨髓間充質干細胞生物學行為的影響
　　目的：評價PLGA/HMS-HA復合微球載體支架對兔骨髓間充質干細胞（BMSCs）黏附、增殖和誘導成骨分化能力的影響。方法：依據(jù)實驗1部分制備3種復合不同基質成分（HA、HMS、HMS-HA）的PLGA微球載體支架：A組，PLGA/HA微球載體支架；B組，PLGA/HMS微球載體支架；C

8、組，PLGA/HMS-HA微球載體支架。將3組材料分別放置于48孔板內(nèi)，無菌條件下取1周齡兔 BMSCs原代培養(yǎng)并傳代至第三代，每個材料接種3×105個細胞后，37℃、飽和濕度環(huán)境下靜置培養(yǎng)。于接種后第4、24小時收集細胞并計數(shù)，計算細胞黏附率，并利用掃描電鏡觀察細胞形態(tài)及黏附情況。采用WST法分別于細胞接種后第3、7、14、21天比較3組材料對細胞增殖的影響，利用掃描電鏡觀察材料表面細胞生長情況。對細胞進行成骨誘導，采用細胞堿性磷酸酶

9、活性比色法分別于第3、7、14、21天比較3組材料誘導細胞成骨分化能力。結果：接種4小時后，C組細胞黏附率明顯高于其他兩組（P＜0.05）；第24小時，細胞黏附率A和C組明顯高于B組（P＜0.05），而前兩者之間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。細胞在3組材料上均呈對數(shù)增長趨勢，在第3天3組細胞增殖無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)，第7天細胞增殖C組＞A組＞B組(P＜0.05)，第14、21天，A、C兩組高于B組(P＜0.05)，而前兩者組