PLGA-羥基磷灰石復(fù)合支架的制備及其用于骨修復(fù)的研究.pdf

1、組織工程和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展為臨床上骨缺損的修復(fù)和治療提供了希望。作為骨組織工程技術(shù)關(guān)鍵的要素之一，骨組織工程支架制備受到了廣泛關(guān)注。將羥基磷灰石粒子與聚合物復(fù)合制備骨組織工程支架，能夠結(jié)合聚合物與羥基磷灰石粒子的優(yōu)點(diǎn)。但在以往的聚合物/羥基磷灰石粒子復(fù)合支架的制備中，一般都將羥基磷灰石粒子與聚合物溶液或者熔體預(yù)先混合，這就導(dǎo)致大部分生物活性羥基磷灰石粒子都被包埋在聚合物基體內(nèi)部，在體外培養(yǎng)或者植入缺損部位早期無(wú)法與種子細(xì)胞有效接觸。因此，

2、制備大孔表面具有羥基磷灰石粒子涂層的復(fù)合支架具有重要意義。
　　 本文采用“pickering”乳液法制備了羥基磷灰石涂覆的石蠟微球，并以此微球?yàn)橹驴讋ㄟ^(guò)熱粘結(jié)、PLGA溶液浸泡、凍干和石蠟去除等過(guò)程，將羥基磷灰石粒子成功地從微球表面轉(zhuǎn)移到PLGA/HA-S支架的大孔壁上，制得大孔表面具有納米羥基磷灰石涂層的PLGA/HA復(fù)合支架(PLGA/HA-S)。作為對(duì)照，以純石蠟微球?yàn)橹驴讋┲苽淞肆u基磷灰石納米粒子均勻分散在PLGA

3、基體中的復(fù)合支架PLGA/HA-M(HA含量為2％)以及PLGA支架。支架孔徑均在450～600μm，孔隙率90～93％，PLGA/HA-S支架顯示了最高的壓縮模量。
　　 在模擬體液浸泡時(shí)，PLGA/HA-S支架表面納米羥基磷灰石涂層促進(jìn)了支架表面磷灰石的沉積，支架壓縮模量隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)顯著增加。體外前成骨細(xì)胞培養(yǎng)表明三種支架都具有較好的生物相容性。體外大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)培養(yǎng)表明，三種支架上的細(xì)胞形態(tài)鋪展，細(xì)胞

4、數(shù)量隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加，但無(wú)明顯差別，誘導(dǎo)分化培養(yǎng)14天后，PLGA/HA-S支架上細(xì)胞堿性磷酸酶活性顯著高于PLGA支架。
　　 將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞負(fù)載于支架中，植入大鼠顱骨缺損(直徑5mm)。4周后取樣，采用Mico-CT檢測(cè)新骨形成，切片后行蘇木素-伊紅染色(H-E)。結(jié)果表明，負(fù)載骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞后，三組支架均有新骨形成，PLGA/HA-S支架能夠更好地促進(jìn)新骨形成。小動(dòng)物成像和冰凍切片結(jié)果表明植入的大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在

5、4周后依然存活。
　　 為了研究支架對(duì)重組人源骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(ErhBMP-2)誘導(dǎo)的骨形成的影響，將大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞種植在PLGA/HA-S，PLGA/HA-M和PLGA支架上，研究大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在含有ErhBMP-2培養(yǎng)基中的成骨分化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明培養(yǎng)14天后，PLGA/HA-S支架上細(xì)胞堿性磷酸酶活性以及Ⅰ型膠原(COLⅠ)和骨鈣素(OCN)基因的表達(dá)最高。將ErhBMP-2負(fù)載到支架上植入到大鼠顱骨缺損，發(fā)

6、現(xiàn)植入4周和8周后PLGA/HA-S支架有更明顯的新骨形成。
　　 生長(zhǎng)因子容易失活并且價(jià)格昂貴，采用季銨化殼聚糖(TMC)作為質(zhì)粒DNA(pDNA-BMP-2)的載體，通過(guò)TMC和pDNA之間的靜電作用，將pDNA壓縮形成納米復(fù)合粒子，并同時(shí)將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和基因復(fù)合粒子與PLGA/HA-S支架復(fù)合。體外培養(yǎng)中。TMC/pDNA對(duì)BMSCs的轉(zhuǎn)染效率為13％。TMC/pDNA-BMP-2轉(zhuǎn)染骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞后在10天內(nèi)持續(xù)表

7、達(dá)BMP-2。將構(gòu)建的PLGA/HA-S/(TMC/pDNA-BMP-2)/骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞片植入大鼠顱骨缺損處，以無(wú)pDNA-BMP-2或骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞片為對(duì)照。植入兩周后取樣，qRT-PCR檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)組異種的BMP-2的表達(dá)。采用Micro-CT和組織學(xué)染色研究新骨形成，發(fā)現(xiàn)植入4周，實(shí)驗(yàn)組即有明顯新骨形成，8周后，實(shí)驗(yàn)組骨缺損部分橋接，新骨形成的量顯著高于無(wú)pDNA或骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞片組。不含pDNA組，缺損中心和邊緣均有新骨形