介孔生物玻璃-蛋白仿生骨的制備及研究.pdf

1、骨是自然界中一種復(fù)雜的生物材料,在人體中發(fā)揮著重要的作用。但近年來,由于創(chuàng)傷、先天性畸形或腫瘤等原因造成的骨缺損一直是骨組織工程研究領(lǐng)域的一項難題。目前,骨缺損修復(fù)材料的研究雖然取得了矚目的成就,但這些材料并非完美無缺,還存在許多缺點,與天然松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)相比還有很大差距。因此,研究更新更好的骨修復(fù)材料刻不容緩。
　　 天然松質(zhì)骨是由羥基磷灰石和膠原蛋白組成的復(fù)合材料,羥基磷灰石定向均勻的分散在膠原蛋白中。這種結(jié)構(gòu)為設(shè)計新型骨修復(fù)材

2、料提供了重要的依據(jù)和思路一無機/有機復(fù)合材料的制備及研究。介孔生物玻璃具有較高的比表面積和孔容,排列有序的介孔孔道,能有效的誘導(dǎo)羥基磷灰石的生成。膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要組成部分,在組織結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用,絲素蛋白作為一種類膠原蛋白,在結(jié)構(gòu)和性能上都能很好的模擬骨膠原蛋白。因此從仿生角度看,膠原蛋白和絲素蛋白均是構(gòu)建骨支架材料的首選材料。
　　 本實驗基于天然松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu),從仿生角度出發(fā),以脫鈣骨為模板,制備出介孔生物玻

3、璃/蛋白仿生骨支架材料,其主要研究內(nèi)容和實驗結(jié)論如下:
　　 1.介孔生物玻璃58S/脫鈣骨復(fù)合仿生骨支架的制備及性能研究。采用兩步酸催化自組裝水熱合成法制備的介孔生物玻璃(M58S)具有高度有序的介孔結(jié)構(gòu);天然松質(zhì)骨經(jīng)鹽酸浸泡除鈣處理后得到具有多孔結(jié)構(gòu)的脫鈣骨三維支架材料,其孔徑為200～600μm,孔隙率約為71％,主要成分為膠原蛋白。利用介孔生物玻璃優(yōu)異的成骨性能和脫鈣骨的支架作用,以聚乙烯醇為粘結(jié)劑,采用浸漬法制備的介孔

4、生物玻璃58S/脫鈣骨復(fù)合支架材料,孔徑明顯減小,孔隙率降到40％左右,其抗壓縮強度達(8.49±2.14)Mpa,明顯高于脫鈣骨的抗壓縮強度(1.10±0.31)Mpa,能夠滿足松質(zhì)骨壓縮強度的要求。體外生物活性測試表明:復(fù)合支架能有效的誘導(dǎo)羥基磷灰石的生成,表現(xiàn)出較高的生物活性。體外降解實驗表明,支架材料的重量損失隨著降解時間的延長而增加,在PBS中浸泡15天后,復(fù)合支架的降解率達10.54％,顯示出良好的降解性能;復(fù)合支架在浸泡初

5、期吸水率較低,隨著時間的延長,復(fù)合支架的吸水率逐漸增大。因此介孔生物玻璃58S/脫鈣骨復(fù)合仿生骨支架材料是一種新型的仿生骨支架材料,有望用于骨組織修復(fù)工程。
　　 2.介孔生物玻璃58S仿生骨支架的制備及性能研究。以實驗制備的天然脫鈣骨為大孔模板,P123為介孔模板,將模板技術(shù)與溶膠凝膠過程相結(jié)合,通過馬弗爐高溫煅燒工藝,制備出純無機介孔生物玻璃支架(M58S)。測試結(jié)果表明,無機介孔生物玻璃支架除具有高度有序的介孔結(jié)構(gòu)外,還具

6、有與煅燒骨相似的大孔結(jié)構(gòu),孔徑約200～500μm,抗壓縮強度僅為(0.19±0.08)Mpa,明顯低于煅燒骨的強度,從而限制了其在臨床上的應(yīng)用。體外活性實驗表明,介孔生物玻璃支架在模擬體液中能夠有效的誘導(dǎo)羥基磷灰石的生成,表現(xiàn)出優(yōu)異的生物活性。體外降解實驗表明,純無機介孔生物玻璃支架的降解速率過快,很難滿足骨組織工程對支架材料降解速率的要求。
　　 3.介孔生物玻璃58S/絲素蛋白復(fù)合仿生骨支架的制備及性能研究。將制備的介孔生

7、物玻璃支架浸漬不同濃度的絲素蛋白水溶液(3％,6％,8％),制備出介孔生物玻璃58S/絲素蛋白復(fù)合仿生骨支架材料。測試結(jié)果表明,復(fù)合支架具有連續(xù)的多孔結(jié)構(gòu),不同濃度的絲素水溶液對支架孔徑無明顯影響,而壓縮強度隨著濃度的升高而增大。體外活性實驗表明:用不同濃度的絲素蛋白水溶液制備的復(fù)合多孔支架材料,都具有良好的生物活性,都能誘導(dǎo)羥基磷灰石的生長。體外降解實驗表明,復(fù)合支架具有良好的降解性能。因此,通過調(diào)整絲素蛋白水溶液的濃度,可以得到具有