動(dòng)態(tài)液體-靜電紡新型三維支架的制備 、表征及生物相容性.pdf

1、骨是人體重要的支撐結(jié)構(gòu)，具有保護(hù)器官和執(zhí)行造血等功能。大塊骨缺損是骨科面臨的一大難題。組織工程為骨缺損的修復(fù)提出了新途徑。支架、種子細(xì)胞、生長(zhǎng)因子是組織工程的三要素。骨組織工程支架基本目的是盡可能模仿和接近松質(zhì)骨的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)。骨細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)由非礦化的有機(jī)組分和礦化的剛性無機(jī)物質(zhì)組成。由于ECM在細(xì)胞的生長(zhǎng)過程中起著至關(guān)重要的調(diào)控作用，構(gòu)建具有類似ECM結(jié)構(gòu)與功能的支架是組織工程的關(guān)鍵

2、技術(shù)之一。
　　 本論文采用動(dòng)態(tài)液體.靜電紡技術(shù)制備了兩類新型可降解的納米纖維三維支架，分別采用磷酸.鈣液交替浸漬法和模擬體液(SBF)浸漬法仿生礦化，模擬天然骨組織的結(jié)構(gòu)和成分。使用MC3T3-E1細(xì)胞研究?jī)深愔Ъ艿纳锵嗳菪?，為骨組織工作支架的構(gòu)建提供新的方法。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)首次采用改良的動(dòng)態(tài)液體.靜電紡技術(shù)制備了絲素蛋白(silk fibroin，SF)與P(LLA-CL)混紡納米紗和單純P(LL

3、A-CL)的納米紗三維支架，用磷酸-鈣液交替浸漬法仿生礦化。通過掃描電子顯微鏡和紅外光譜、X射線衍射光譜分析礦化前后兩種納米紗的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。研究結(jié)果表明，納米紗是由多根納米纖維成股而形成的。在組成單元上，P(LLA-CL)納米紗比SF與P(LLA-CL)混紡的納米紗直徑更大，同時(shí)宏觀結(jié)構(gòu)更規(guī)則。SF與P(LLA-CL)的混紡后，通過水的接收，能夠使得SF快速轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒摩?折疊的silkⅡ結(jié)晶結(jié)構(gòu)。紅外光譜、X射線衍射光譜分析證

4、實(shí)通過磷酸.鈣液交替浸漬法能夠使得支架上沉積羥基磷灰石顆粒。細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)表明，由納米纖維形成的納米紗極大地影響細(xì)胞的粘附和遷移行為。純聚合物材料的P(LLA-CL)由于疏水的表面缺乏細(xì)胞粘附的功能性基團(tuán)，不利于細(xì)胞增殖，混合有SF的納米紗支架能夠有效促進(jìn)細(xì)胞增殖。MC3T3-E1細(xì)胞在礦化前后兩種支架上都能夠增殖，其中P(LLA-CL)/SF、P(LLA-CL)-HA和P(LLA-CL)/SF-HA支架上的細(xì)胞數(shù)量出現(xiàn)顯著性增殖(P>

5、0.05)。通過HE染色證明，在礦化前后的納米紗支架上都發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的長(zhǎng)入，細(xì)胞沿著纖維生長(zhǎng)，呈現(xiàn)沿著纖維的走向遷移，遍布了整個(gè)支架中。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，改良的動(dòng)態(tài)液體-靜電紡技術(shù)能夠提供一種用于組織工程三維支架材料的制備方法，制備的三維納米紗能夠克服傳統(tǒng)靜電紡制備出的納米纖維膜導(dǎo)致細(xì)胞難以長(zhǎng)入支架內(nèi)部的缺點(diǎn)，有望應(yīng)用于骨組織修復(fù)。
　　 (2)為了增強(qiáng)三維結(jié)構(gòu)的納米纖維的力學(xué)性能，本研究利用纖維增強(qiáng)的原理結(jié)合冷凍干燥技術(shù)，制備了新

6、型P(LLA-CL)和P(LLA-CL)/SF納米紗增強(qiáng)絲素蛋白的復(fù)合型三維支架，使用75％乙醇蒸汽誘導(dǎo)支架的水不溶性。采用10×SBF浸漬法來進(jìn)行支架的仿生礦化。結(jié)果表明纖維增強(qiáng)這一方式對(duì)復(fù)合支架的孔隙率，力學(xué)性能有著巨大的影響。隨著納米紗的加入，相比純SF支架，兩種纖維增強(qiáng)型復(fù)合支架的孔隙率有一定程度的下降，同時(shí)力學(xué)性能得到明顯的增加。純SF支架的彈性模量為1.2848±0.1107MPa，孔隙率約為86.28%。PLCL-R-SF

7、支架的彈性模量增加到1.17017±0.1619MPa，孔隙率降低至84.97%，而PLCL/SF-R-SF支架的彈性模量的彈性模量增加到1.7265±0.5042MPa，孔隙率降低至82.82%。礦化沉積的結(jié)晶顆粒的鈣磷比(Ca/P)為1.56，接近羥基磷灰石的Ca/P=1.67。紅外光譜、X射線衍射光譜分析進(jìn)一步證實(shí)通過10×SBF浸漬法能夠使得支架上沉積球型的羥基磷灰石顆粒。PLCL-R-SF-HA和PLCL/SF-R-SF-HA