含銅介孔生物玻璃-多孔羥基磷灰石復合支架的制備及其義眼座應用的基礎研究.pdf

1、第一部分濕化學法合成羥基磷灰石粉體及制備多孔羥基磷灰石支架
　　目的：
　　目前臨床常用的羥基磷灰石(HA)義眼座主要來源于珊瑚。以珊瑚水熱相轉化羥基磷灰石(CHA)所得的多孔眼座微孔道和生物活性均受原料珊瑚微結構和相轉化工藝的限制，無法達到治療最佳效果，且因來源限制，價格昂貴。雖然已有人工合成的HA義眼座，但仍無法完全滿足臨床需求，本研究擬以多孔HA為基體，在此基礎上進行修飾，研制新型義眼座。
　　方法：
　　

2、本實驗以硝酸鈣(Ca(NO3)2·4H2O)，磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)為原料，采用濕化學沉淀法制備羥基磷灰石粉體。用X射線衍射(XRD)對所制備HA的物相進行分析，粒度分析儀分析HA粉體粒度分布。利用粉末壓片機制備HA致密陶瓷片，并通過體外細胞培養(yǎng)，MTT比色法計算細胞相對增殖率，按照國家標準GB/T1688615-1997“醫(yī)療器械生物學評價第五部分:細胞毒性試驗體外法”進行HA生物相容性評價。用掃描電鏡觀察細胞在HA陶瓷片

3、上的形態(tài)。最后，采用石蠟微球法制備多孔HA支架材料，并用排乙醇法、掃描電鏡等分析手段對其形貌和性能進行檢測。
　　結果：
　　利用濕化學沉淀法制備羥基磷灰石粉體，XRD圖譜證實所制備的HA為單一相，無雜相，結晶度良好。粒度分析顯示該HA粉體平均粒徑577.4nm，粒徑分布集中，符合之后制備致密及多孔HA陶瓷的需求。MTT結果顯示人臍靜脈內皮細胞在致密HA陶瓷片上生長增殖良好，結合掃描電鏡結果證實合成所得的HA具有良好的生物相

4、容性。采用石蠟微球法制備的多孔HA支架，材料表面疏松多孔，孔徑分布在200～500um，孔隙率約75％。
　　結論：
　　控制鈣磷比為1.67，利用濕化學沉淀法成功制備羥基磷灰石粉體，制備的HA陶瓷片具有良好的生物相容性。采用石蠟微球法制備的多孔HA支架，材料疏松多孔，孔隙率較高。可作為人工合成HA義眼座材料。為進一步研制新型復合材料義眼座提供基礎。
　　第二部分含銅介孔生物玻璃的制備及其相關性能初步研究
　　目

5、的：
　　目前臨床上預防義眼座植入相關感染主要是圍手術期全身抗生素使用和植入前義眼座浸泡抗生素溶液，但浸泡不能將抗生素有效地帶入多孔義眼座內部。另外，眼座暴露后感染風險增大，抗生素不能有效到達多孔義眼座內部，使感染難以控制。本研究通過合成介孔生物玻璃(MBG)并明確其微結構特征，在此基礎上進行不同劑量的銅摻雜，進而研究不同銅摻雜比例對介孔結構的影響，以期尋找一種合適的材料，用以改善HA義眼座性能，為新型義眼座材料的設計和研制方案提

6、供實驗基礎。
　　方法：
　　以非離子嵌段共聚物P123為模板劑，以TEOS、TEP、四水硝酸鈣為無機前驅體，采用溶膠-凝膠法(sol-gel)并結合溶劑揮發(fā)誘導自組裝技術(EISA)制備MBG材料。通過改變無機前驅體的投入比，獲得不同摻銅比例的含銅介孔生物玻璃(xCu-MBG; x=0，2，5)。采用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)觀察xCu-MBG粉體微觀形貌，面掃描能譜分析其成分組成。采用透射電鏡(TEM)和氮氣等溫吸脫

7、附實驗檢測介孔參數（比表面積，介孔孔容、孔徑分布）。采用材料浸提液-大鼠骨髓干細胞(rBMSC)培養(yǎng)法，分析合成所得MBG材料的生物相容性。
　　結果：
　　采用sol-gel-EISA技術成功制備了介孔生物玻璃。結合海綿浸漬法可得到疏松的多孔支架。xCu-MBG(x=0，2，5)粉體在SEM下形態(tài)無明顯差別，面掃描能譜(EDX)分析顯示所得粉體組份隨著無機前驅物的投入比改變而改變，從而獲得不同摻銅量的MBG。TEM觀察發(fā)現

8、xCu-MBG均具有排列規(guī)則有序的二維柱狀介孔結構。氮氣等溫吸脫附曲線符合Ⅳ型吸附等溫線并有H2型滯后環(huán)（根據IUPAC國際純粹化學與應用化學聯合會規(guī)定）;進一步數據分析，0Cu-MBG的介孔的表面積、孔容積及孔徑大小分別為413 m2/g，0.46 cm3/g和4.8nm。隨著銅摻雜量的增加，以上參數均呈下降趨勢。采用材料浸提液-大鼠骨髓間充質干細胞細胞培養(yǎng)法，MTT比色法顯示所制備的材料無明顯細胞毒性。
　　結論：
　　

9、本研究通過sol-gel-EISA技術成功制備了介孔生物玻璃。采用TEM和氮氣等溫吸脫附曲線對其進行表征，表明制備的MBG具有介孔結構且孔道均勻，孔徑大小為3～6nm。隨著摻銅量的增加，介孔孔徑和比表面積呈下降趨勢。通過細胞毒性實驗，證實了本研究制得的xCu-MBG無明顯細胞毒性。xCu-MBG高比表面積和規(guī)則有序的介孔結構，具有作為載藥緩釋系統(tǒng)的潛能，將其引入義眼座材料，有希望研制一種具載藥和緩釋功能的新型義眼座。
　　第三部分

10、 xCu-MBG/pHA復合支架制備及其性能初步研究
　　目的：
　　多孔義眼座植入以彌補眶內容物缺失聯合義眼片配戴，是修復眼球缺失、恢復面部外觀較為理想的治療方案。然而目前臨床使用的眼座仍存在植入物暴露、感染等問題。本研究擬采用劑蒸發(fā)誘導自組裝(EISA)-高溫燒結的方法將Cu-MBG修飾于多孔HA孔道壁，以此構建Cu-MBG/pHA復合材料，探討Cu-MBG/pHA復合材料的載藥能力和藥物釋放規(guī)律，以及Cu-MBG/pH

11、A的抗菌性能，為新型多性能義眼座的研究奠定基礎，同時也為臨床上多種緩釋材料、支架的制備提供一種新的方法和研究思路。
　　方法：
　　制備xCu-MBG溶膠-凝膠(x=0，2，5)，通過浸漬將xCu-MBG前驅體涂布到多孔HA支架的孔道壁上;真空抽吸去除孔道內富余凝膠。高溫燒結使得xCu-MBG與HA貼合，從而制備xCu-MBG/pHA復合材料。選用氧氟沙星作為模型藥物研究x Cu-MBG涂層對pHA支架載藥量的影響。通過用紫

12、外-分光光度法（波長293nm處）檢測載藥前后氧氟沙星-PBS溶液中藥物的濃度改變計算xCu-MBG/pHA的載藥量。采用《中國藥典》小杯法，不同時間點取樣后用紫外-分光光度法檢測氧氟沙星濃度，計算累計釋放率，對xCu-MBG/pHA復合材料的藥物緩釋性能進行研究。采用牛津杯法研究xCu-MBG/pHA的抗菌性能。
　　結果：
　　利用EISA-高溫燒結法將薄層xCu-MBG復合到多孔HA支架的孔道壁上。復合后多孔支架孔隙率

13、輕微下降。制備的xCu-MBG/pHA復合材料具有高效的藥物負載能力，0Cu-MBG/HA載藥率最高，可達60％，隨著銅離子摻雜增加，載藥量下降，但相較于單純的HA（載藥率只有14.4％），仍顯示出載藥優(yōu)勢，差異具有統(tǒng)計學意義。藥物緩釋結果顯示xCu-MBG/pHA均具有良好的藥物緩釋性能，能長時間釋放藥物，緩釋168小時后釋放率仍保持在40％以下，將抗生素“固定”在植入物局部，對提高植入物抗菌能力具有重大意義。采用牛津杯法研究xCu-