本文關(guān)鍵詞：硫酸軟骨素基可注射水凝膠的制備及其作為骨修復(fù)支架的研究　出處：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 硫酸軟骨素 Diels-Alder(DA)點(diǎn)擊化學(xué) 交聯(lián) 可注射水凝膠 骨修復(fù)支架

【摘要】：近年來(lái),以可注射水凝膠作為骨組織工程支架用于骨修復(fù)已成為組織再生醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。作為生物醫(yī)用載體材料的可注射水凝膠具有諸多優(yōu)勢(shì),如其具有仿生細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的結(jié)構(gòu)、可以通過(guò)微創(chuàng)注射的方式使用、水凝膠前驅(qū)體溶液可以填充于不規(guī)則的組織缺損等。然而,在骨修復(fù)研究中,可注射水凝膠的凝膠化時(shí)間不易控制、其機(jī)械強(qiáng)度不足、吸水能力有限、具有一定毒性等問(wèn)題亟待解決。針對(duì)上述問(wèn)題,本學(xué)位論文選擇天然多糖硫酸軟骨素(ChS)作為制備可注射水凝膠的材料之一,通過(guò)Diels-Alder(DA)點(diǎn)擊共價(jià)鍵交聯(lián)與其他非共價(jià)鍵交聯(lián)或動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵交聯(lián)制備了一系列雙重及三重交聯(lián)可注射水凝膠。通過(guò)核磁共振波譜儀(NMR)和傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)對(duì)聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,通過(guò)倒置法和流變儀測(cè)定了可注射水凝膠的凝膠化時(shí)間,通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了可注射水凝膠的內(nèi)部形貌,通過(guò)稱重法測(cè)定了可注射水凝膠的吸水能力,通過(guò)動(dòng)態(tài)熱-機(jī)械分析儀(DMA)測(cè)定了可注射水凝膠的機(jī)械性能,通過(guò)四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色(MTT)法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性,通過(guò)體外和體內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)考察了可注射水凝膠的降解行為,最后通過(guò)建立動(dòng)物骨缺損模型,考察了可注射水凝膠作為骨組織工程支架的可行性。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.通過(guò)主客體識(shí)別合成了溫敏型樹(shù)枝狀超分子聚合物聚酰胺-胺(PAMAM)@聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)[PAMAM@PNIPAM],通過(guò)EDC及DCC縮合分別合成了大分子硫酸軟骨素基雙烯體(ChS-F)和聚乙二醇基親雙烯體交聯(lián)劑(PEG-AMI),以三種所合成的聚合物制備了非共價(jià)鍵和DA點(diǎn)擊共價(jià)鍵雙重交聯(lián)可注射水凝膠。重點(diǎn)考察了兩種交聯(lián)方式對(duì)可注射水凝膠的凝膠化時(shí)間、機(jī)械強(qiáng)度和降解性能的影響。通過(guò)SEM觀察了可注射水凝膠的內(nèi)部形貌。通過(guò)MTT法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性。通過(guò)建立小鼠脛骨缺損模型,將水凝膠植入到缺損部位,使用小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)和病理組織切片的方法考察了雙重交聯(lián)可注射水凝膠對(duì)于骨修復(fù)的作用。研究結(jié)果表明,PAMAM@PNIPAM可以發(fā)生溶液-凝膠相轉(zhuǎn)變形成非共價(jià)鍵交聯(lián),ChS-F與PEG-AMI之間可以發(fā)生DA點(diǎn)擊反應(yīng)形成共價(jià)鍵交聯(lián),二者協(xié)同作用使可注射水凝膠同時(shí)具有較高的含水量(98%)和強(qiáng)度(25 MPa),并且可以在不負(fù)載細(xì)胞與生長(zhǎng)因子的情況下具有一定的骨修復(fù)性能。2.采用另外一種具有溫度敏感性的聚合物普朗尼克F127合成了親雙烯體交聯(lián)劑(F127-AMI),與硫酸軟骨素基雙烯體通過(guò)體外DA點(diǎn)擊反應(yīng)合成了溫敏型共聚物F127@ChS。通過(guò)倒置法、流變儀和差示掃描量熱儀(DSC)考察了F127@ChS的溫敏行為。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)觀察了F127@ChS的形貌。將F127@ChS與交聯(lián)劑PEG-AMI反應(yīng),制備了雙重交聯(lián)可注射水凝膠F127@ChS-PEG。研究了PEG-AMI交聯(lián)劑的加入量對(duì)于所制備的可注射水凝膠的吸水性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度的影響。通過(guò)SEM觀察了可注射水凝膠的內(nèi)部形貌。通過(guò)MTT法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性。建立大鼠顱骨缺損模型,選擇骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP-4)為骨修復(fù)因子載入可注射水凝膠中并植入到顱骨缺損部位,通過(guò)小動(dòng)物活體成像儀和制備病理組織切片考察了載有BMP-4的可注射水凝膠在骨再生中的作用。研究結(jié)果表明,F127@ChS的凝膠化濃度遠(yuǎn)低于F127,可以發(fā)生溶液-凝膠相轉(zhuǎn)變形成非共價(jià)鍵交聯(lián),與PEG-AMI發(fā)生DA點(diǎn)擊反應(yīng)形成共價(jià)鍵交聯(lián),二者協(xié)同作用形成雙重交聯(lián)可注射水凝膠,該可注射水凝膠可以負(fù)載BMP-4用于骨修復(fù)。3.在第二章工作的基礎(chǔ)上,制備了基于F127@ChS-F127的雙重交聯(lián)可注射水凝膠。通過(guò)SEM觀察了可注射水凝膠的內(nèi)部形貌。通過(guò)稱重法考察了可注射水凝膠的吸水性能。通過(guò)流變儀研究了F127-AMI的加入對(duì)于可注射水凝膠的流變學(xué)性能的影響。通過(guò)MTT法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性。建立大鼠顱骨缺損模型,選擇BMP-4為骨修復(fù)因子載入可注射水凝膠中并植入到顱骨缺損部位,通過(guò)小動(dòng)物活體成像儀和制備病理組織切片考察了載有BMP-4的可注射水凝膠在骨再生中的作用。研究結(jié)果表明,與第二章工作所制備的F127@ChSPEG可注射水凝膠相比,F127@ChS-F127可注射水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度更高,對(duì)于骨缺損的修復(fù)效果更好。4.在第二、三章工作的基礎(chǔ)上,在F127@ChS上修飾了酰肼基團(tuán),合成了F127@ChS/furan/ADH。通過(guò)高碘酸鈉氧化合成了含有醛基的硫酸軟骨素(OChS)。使用雙管注射器制備了基于非共價(jià)鍵交聯(lián)、DA點(diǎn)擊共價(jià)鍵交聯(lián)和酰腙鍵交聯(lián)的可注射水凝膠F127@ChS-PEG-OChS。重點(diǎn)考察了不同的交聯(lián)方式對(duì)于可注射水凝膠的物理化學(xué)性能的影響,如機(jī)械強(qiáng)度、吸水能力、自修復(fù)性能及流變學(xué)性質(zhì)等。通過(guò)體外及體內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)考察了可注射水凝膠的降解行為。通過(guò)MTT法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性。建立大鼠顱骨缺損模型,選擇BMP-4為骨修復(fù)因子載入可注射水凝膠中并植入到顱骨缺損部位,通過(guò)小動(dòng)物活體成像儀和制備病理組織切片考察了載有BMP-4的可注射水凝膠在骨再生中的作用。研究結(jié)果表明,可注射水凝膠的物理化學(xué)性能可以通過(guò)調(diào)整其交聯(lián)方式進(jìn)行控制,酰腙鍵的引入給予了水凝膠自修復(fù)的功能,該可注射水凝可以負(fù)載BMP-4用于骨修復(fù)。5.在上述工作的基礎(chǔ)上,選擇了另一種天然多糖海藻酸鈉(SA)分別合成了含有酰肼和醛基的聚合物(SA-ADH與OSA)。使用雙管注射器制備了基于非共價(jià)鍵交聯(lián)、DA點(diǎn)擊共價(jià)鍵交聯(lián)和酰腙鍵交聯(lián)的可注射水凝膠。重點(diǎn)考察了引入酰腙鍵交聯(lián)的SA對(duì)可注射水凝膠的吸水性能、機(jī)械強(qiáng)度和降解行為的影響。通過(guò)SEM觀察了可注射水凝膠的內(nèi)部形貌。通過(guò)宏觀觀察法考察了可注射水凝膠的自修復(fù)性能。通過(guò)MTT法測(cè)定了可注射水凝膠的體外細(xì)胞毒性。建立大鼠顱骨缺損模型,選擇可降解的無(wú)機(jī)材料生物玻璃(BG)為骨修復(fù)材料載入可注射水凝膠中并植入到顱骨缺損部位,通過(guò)小動(dòng)物活體成像儀和制備病理組織切片考察了載有BG的可注射水凝膠在骨再生中的作用。研究結(jié)果表明,引入酰腙鍵交聯(lián)的SA降低了水凝膠的吸水能力,但是增大了其機(jī)械強(qiáng)度并延長(zhǎng)了降解時(shí)間,可注射水凝膠可以負(fù)載BG用于骨修復(fù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R318.08;R68
，

本文編號(hào)：1354986