【摘要】：骨移植組織的需求量逐年上升,而能夠提供的傳統(tǒng)的骨移植組織的數(shù)量在減少。組織工程技術(shù)亟待開發(fā)能夠臨床應(yīng)用的適合的替代品,靜電紡高聚物納米纖維膜作為藥物緩釋系統(tǒng)有著潛在的應(yīng)用,并且能夠保證所載藥物的活性,殼-核結(jié)構(gòu)的電紡納米纖維膜可克服藥物突釋的問題,且能夠保護不穩(wěn)定的生物制劑,使得殼層和核層結(jié)構(gòu)中的藥物以不同的釋放速度緩釋,從而有效作用于患者組織部位。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)有誘導(dǎo)動物、人體間充質(zhì)細胞,向骨、神經(jīng)組織及軟骨方向分化的作用。理想的組織工程支架材料,要滿足一定的生物要求。本研究選用可生物降解的玉米醇溶蛋白(zein)、左旋聚乳酸(PLLA)和聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)制備支架材料,材料具有較好的生物相容性以及無毒性。Zein、PLLA分別作為納米纖維的殼層和核層材料,PLLA為纖維膜提供了力學(xué)支撐,PLGA用做殼-核結(jié)構(gòu)復(fù)合微球的載體材料。載入的DEX對大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞(RMSCs)的前期有促進生長增殖的作用,rhBMP-2誘導(dǎo)RMSCs向成骨細胞分化。本課題研究建立了兩種載藥支架體系。一種為載有rhBMP-2和DEX的zein/PLLA納米纖維膜,一種為靜電紡方法制備載有rhBMP-2的PLGA微球,對兩種rhBMP-2載體進行制備工藝的探索及相關(guān)性能研究。同軸靜電紡技術(shù)制備的zein/PLLA、zein-DEX/PLLA、zein/PLLA-rhBMP-2(rhBMP-2濃度為12、30、48μg/ml)、zein-DEX/PLLA-rhBMP-2(rhBMP-2濃度為12、30、48μg/ml)等八組纖維膜,均具有粗糙表面,且纖維沒有串珠缺陷等不規(guī)則現(xiàn)象,其中zein/PLLA膜的表面相對較光滑;在加入不同種類和不同質(zhì)量的藥物后纖維之間的直徑大小與分布并沒有發(fā)生明顯變化,平均直徑大小均在300nm左右,其中zein/PLLA纖維膜中加入分子量小的DEX后溶液粘度下降,直徑變大,直徑分布的范圍較寬;支架材料的表面受藥物加入的影響而變得粗糙,這種結(jié)構(gòu)對細胞的粘附和生長起到了有力的支撐。八組纖維膜中zein/PLLA納米纖維膜具有最高的拉伸強度及彈性模量,且斷裂伸長率最長,載DEX的纖維膜次之,即DEX的加入會降低纖維膜的拉伸強度;載有rhBMP-2的纖維膜的拉伸強度較低,載有兩種藥物的纖維膜最低,但不同濃度rhBMP-2之間沒有明顯差異。Zein/PLLA支架材料與載入藥物后的支架材料楊氏模量差異較小。不同纖維膜的體外藥物釋放曲線表明,藥物從載單一藥物的纖維膜中釋放的比從載雙重藥物的纖維膜中釋放的快。殼層結(jié)構(gòu)中的DEX表現(xiàn)出突釋的同時rhBMP-2表現(xiàn)出了較為緩慢穩(wěn)定的釋放。綜合釋放曲線結(jié)果可知,體外藥物釋放持續(xù)21d,最終DEX的累積釋放率在55%-65%,rhBMP-2的累積釋放率在5%-35%,沒有完全釋放,表明兩種藥物可能會釋放更長的時間。利用靜電紡絲的方法制備的載有rhBMP-2和DEX的雙重釋放體系是可控的,這種釋放體系中有足夠的生長因子貫穿整個釋放階段,有助于促進RMSCs向成骨細胞分化。RMSCs細胞培養(yǎng)中在第6天zein-DEX/PLLA纖維膜的促進增殖效果顯著于zein-DEX/PLLA-rhBMP-2纖維膜,第9天結(jié)果相反,證明DEX和rhBMP-2對細胞的增殖效果顯著,且單一DEX的促進效果沒有雙重載藥纖維膜顯著。利用靜電紡技術(shù)制備殼-核結(jié)構(gòu)PLGA微球,探索出最佳紡絲工藝參數(shù)為:電壓25KV,接收距離16cm,內(nèi)外紡絲速率分別為0.1ml/h和1ml/h。所得PLGA微球均沒有成絲現(xiàn)象,表面均具有溝狀粗糙結(jié)構(gòu)。純PLGA微球的平均直徑最小,為4.43μm,其直徑相比rhBMP-2-PLGA微球要小的多。載有高濃度rhBMP-2的PLGA復(fù)合微球有一個較窄的粒徑分布,以及更小的標(biāo)準偏差,標(biāo)準差從1.02μm,0.86μm,0.78μm到0.69μm逐漸減小。體外藥物釋放結(jié)果表明rhBMP-2在開始的6h內(nèi)表現(xiàn)出了突釋,藥物釋放速率較快,之后的釋放速率較小。最終rhBMP-2的累計釋放率分別為41%、34%和27%(rhBMP-2的濃度分別為12、24、48μg/ml)。本實驗中rhBMP-2的體外釋放曲線可推斷,載有較高濃度rhBMP-2的PLGA微球可能會導(dǎo)致更小的藥物累計釋放率。復(fù)合PLGA微球在體外降解時初始質(zhì)量在前三周緩慢減少了約11%,之后質(zhì)量明顯下降。在復(fù)合PLGA微球暴露在PBS緩沖液中持續(xù)7周后,最終約15%的質(zhì)量保留下來。降解過程微球分別與PBS溶液在接觸不同的時間后,表面形貌發(fā)生了變化,隨暴露在溶液中的時間增長微球的表面逐漸倒塌。7天的細胞培養(yǎng)之后得到第7天的細胞增殖沒有之前明顯,但均對RSMCs有促進增殖的作用,且微球體外細胞培養(yǎng)中的細胞毒性很小,說明rhBMP-2-PLGA微球在骨組織工程的應(yīng)用中具有較大的潛在價值,同時用靜電紡絲技術(shù)制備出的具有粗糙表面的載藥PLGA微球在藥物釋放領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展前景。本課題研究建立的兩種載藥支架體系在骨組織工程領(lǐng)域?qū)⒕哂袧撛诘膽?yīng)用前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TQ460.1

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本文編號：2459852