組織工程材料制備、支架構(gòu)建與評(píng)價(jià)的若干研究.pdf

1、組織工程是一門新興的交叉學(xué)科，已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。組織工程的核心是建立由細(xì)胞和支架組成的三維復(fù)合體，支架在組織工程研究中的重要性不言而喻。此外，如何將活性因子引入支架，對(duì)一些生物活性物質(zhì)如生長因子、DNA等進(jìn)行緩釋，從而促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和分化等，一直是組織工程研究中的一個(gè)重要課題。因此組織工程的產(chǎn)生對(duì)生物降解材料以及支架制作技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。 本論文首先設(shè)計(jì)合成了聚酯-聚碳酸酯型和聚酯-聚碳酸酯-聚醚型三元共聚物，利

2、用溶液澆鑄/粒子瀝出法將其構(gòu)建成微孔導(dǎo)管，并考察其作為神經(jīng)橋接導(dǎo)管的可行性。然后利用乳液冷凍干燥法制各了PLGA多孔支架，并將rhBMP-2引入支架中，與PLGA支架和涂有膠原蛋白的PLGA支架進(jìn)行比較，通過體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)考察了它們對(duì)細(xì)胞生長和骨組織再生的不同促進(jìn)作用。最后采用同軸電紡新技術(shù)制備了剛性多糖納米纖維支架，并成功的構(gòu)建了含有生物活性物質(zhì)的PCL/右旋糖苷納米纖維支架。具體內(nèi)容如下： (1)以辛酸亞錫為催化劑，采用本體

3、開環(huán)聚合制備了無規(guī)型的聚(2，2-二甲基-1，3-三亞甲基碳酸酯/ε-己內(nèi)酯/乙交酯)和聚(2，2-二甲基-1，3-三亞甲基碳酸酯/ε-己內(nèi)酯/聚乙二醇)三元共聚物，利用IR、NMR和GPC對(duì)其組成、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析表征。 DSC結(jié)果表明大多數(shù)三元共聚物的玻璃化溫度在-50℃以下，共聚物中只存在PCL結(jié)晶相，在室溫及體溫(37℃)下呈現(xiàn)高彈態(tài)。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明大多數(shù)三元共聚物的拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別在6.2Mpa和25Mpa

4、以上，具有優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性，適合制作神經(jīng)導(dǎo)管。大多數(shù)三元共聚物的吸水率都小于10％，改變GA和PEG的含量，可以調(diào)節(jié)共聚物的親水性和降解性。 通過溶液澆鑄/粒子瀝出法制備了微孔聚合物導(dǎo)管，導(dǎo)管具有較低的溶脹度，優(yōu)良的彈性和柔韌性。在橋接大鼠坐骨神經(jīng)10mm斷傷的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)16周內(nèi)未有導(dǎo)管坍塌及壓迫神經(jīng)的現(xiàn)象，同時(shí)大多數(shù)再生軸突可越過10mm間距。16周后導(dǎo)管開始發(fā)生縱向崩裂。組織學(xué)評(píng)價(jià)和電生理測(cè)試表明導(dǎo)管已經(jīng)促使神經(jīng)再生并到達(dá)遠(yuǎn)

5、端，導(dǎo)管的降解與神經(jīng)再生的速度相匹配。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這類材料是一種有應(yīng)用前景的神經(jīng)導(dǎo)管材料。 (2)通過乳液冷凍干燥法將rhBMP-2直接引入PLGA支架中，支架的孔徑約為100～270um，孔隙率約為92％。體外釋放結(jié)果表明rhBMP-2在第一天的釋放量為30％，而后開始逐漸平穩(wěn)釋放，到30天時(shí)累積釋放量達(dá)到80.6％，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明rhBMP-2仍保持其活性。 通過體外細(xì)胞培養(yǎng)和植入體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合有rhBMP-2的P

6、LGA支架在促進(jìn)細(xì)胞生長與骨組織再生方面要優(yōu)于PLGA支架和涂有膠原的PLGA支架。植入后4個(gè)月，復(fù)合有rhBMP-2的PLGA支架組有大量新生成熟骨形成，含有骨小梁，骨陷窩明顯，新生骨組織呈島狀、網(wǎng)狀、或團(tuán)塊狀，周邊可見成骨細(xì)胞，材料進(jìn)一步降解，被新生骨組織所替代。 (3)采用同軸電紡法制得了剛性多糖納米纖維支架。以PEO為外層，殼聚糖、海藻酸鈉或透明質(zhì)酸為內(nèi)層，通過同軸電紡法制備了核殼型的納米纖維支架，用氯仿除去外層的PEO

7、后即可得到純粹的多糖支架，纖維直徑在160～330nm之間。該法制得的殼聚糖支架在水中可穩(wěn)定存在，不需要進(jìn)行交聯(lián)處理。 利用同軸電紡法可方便高效的將水溶性的BSA引入納米纖維支架中，能夠達(dá)到高的包埋量和92％以上的包埋率。BSA在PCL/右旋糖苷支架中的可實(shí)現(xiàn)緩慢平穩(wěn)的釋放，BSA的釋放速度可通過改變內(nèi)層進(jìn)樣速度進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)內(nèi)層進(jìn)樣速度為0.5ml/h時(shí)，支架在第1天和7天的釋放總量分別為13.2％和33.7％，在第28天時(shí)為5