新型PLGA-HMS-HA復(fù)合微球載體支架的構(gòu)建及特性研究.pdf

1、背景：骨髓炎、骨關(guān)節(jié)結(jié)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(shù)和載體材料的不斷發(fā)展為上述原因所致的骨缺損修復(fù)提供了良好途徑。大量實(shí)驗(yàn)研究表明利用骨組織工程技術(shù)構(gòu)建穩(wěn)定的抗感染、抗腫瘤藥物緩釋載體支架，實(shí)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(xì)胞，還可修復(fù)骨缺損，從而有效提高治愈率。選取合適的支架載體對(duì)于提高骨組織工程產(chǎn)品的骨修復(fù)能力具有至關(guān)重要的作用。本實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)溶劑揮發(fā)法制備聚乳酸-

2、羥基乙酸（PLGA）復(fù)合六方介孔硅（HMS）、羥基磷灰石(HA)載體微球，然后通過(guò)熱燒結(jié)工藝構(gòu)建PLGA/HMS-HA微球載體支架，并對(duì)其結(jié)構(gòu)特性、體外降解性和機(jī)械性能，以及其對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　1.PLGA/HMS-HA復(fù)合微球載體支架的制備及結(jié)構(gòu)表征
　　目的：制備新型PLGA/HMS-HA復(fù)合微球多孔支架，并對(duì)其結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)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(fù)合H

3、MS和HA為基質(zhì)制備新型微球，再將微球通過(guò)熱燒結(jié)法制備成具有多孔結(jié)構(gòu)的支架載體。分別采用掃描電鏡觀察微球和復(fù)合支架的形態(tài)和粒徑、表面接觸儀測(cè)定微球表面接觸角、顯微CT觀察支架內(nèi)部情況并對(duì)其進(jìn)行三維重建，分析孔徑、孔隙率，連通率等參數(shù)。結(jié)果：微球在掃描電鏡下呈圓球形，表面相對(duì)粗糙，直徑為428±16μm。復(fù)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(jié)緊密，PLGA/HMS組微球表面粗糙，微球間相互粘結(jié)較松散，而PLGA/

4、HMS-HA組微球表面形態(tài)及相互粘結(jié)介于前兩者之間。微球靜態(tài)表面接觸角測(cè)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(jié)論：構(gòu)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(jié)構(gòu)，可作為載體支架應(yīng)用于骨組織工程。
　　2.PLGA/HMS-HA復(fù)合微球載體支架體外降解性及機(jī)械性能研究

5、
　　目的：體外評(píng)價(jià)PLGA/HMS-HA復(fù)合微球載體支架的降解性和機(jī)械性能。方法：依據(jù)實(shí)驗(yàn)1部分制備三種復(fù)合不同基質(zhì)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(guò)體外降解實(shí)驗(yàn)分別于1、2、4、8周測(cè)定支架的質(zhì)量損失，并通過(guò)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(wàn)能生物力學(xué)機(jī)測(cè)定3組材料抗壓

6、強(qiáng)度。結(jié)果：三組支架材料早期降解都相對(duì)緩慢；4周時(shí) B組支架材料質(zhì)量丟失明顯多于其他兩組（P<0.05）；8周時(shí)B組支架材料質(zhì)量損失達(dá)到40％以上，顯著明顯多于其他兩組（P<0.05）。支架材料抗壓強(qiáng)度顯示：A組支架材料抗壓強(qiáng)度為3.49±0.93MPa；B組支架材料抗壓強(qiáng)度為0.38±0.13MPa；C組支架材料抗壓強(qiáng)度可達(dá)7.22±0.95MPa，明顯高于其他兩組（P<0.05）。結(jié)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(qiáng)度明顯優(yōu)于單一基質(zhì)成分的微球支架。
　　3.PLGA/HMS-HA復(fù)合微球載體支架對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響
　　目的：評(píng)價(jià)PLGA/HMS-HA復(fù)合微球載體支架對(duì)兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）黏附、增殖和誘導(dǎo)成骨分化能力的影響。方法：依據(jù)實(shí)驗(yàn)1部分制備3種復(fù)合不同基質(zhì)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(wú)菌條件下取1周齡兔 BMSCs原代培養(yǎng)并傳代至第三代，每個(gè)材料接種3×105個(gè)細(xì)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(shí)收集細(xì)胞并計(jì)數(shù)，計(jì)算細(xì)胞黏附率，并利用掃描電鏡觀察細(xì)胞形態(tài)及黏附情況。采用WST法分別于細(xì)胞接種后第3、7、14、21天比較3組材料對(duì)細(xì)胞增殖的影響，利用掃描電鏡觀察材料表面細(xì)胞生長(zhǎng)情況。對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成骨誘導(dǎo)，采用細(xì)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(dǎo)細(xì)胞成骨分化能力。結(jié)果：接種4小時(shí)后，C組細(xì)胞黏附率明顯高于其他兩組（P＜0.05）；第24小時(shí)，細(xì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。細(xì)胞在3組材料上均呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，在第3天3組細(xì)胞增殖無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，第7天細(xì)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