本文關(guān)鍵詞：PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠促進(jìn)骨再生修復(fù)的研究　出處：《吉林大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：牙周病所致牙槽骨吸收、腭裂等頜面部先天畸形、外傷和腫瘤等均可導(dǎo)致骨量不足或缺損,影響患者的咀嚼功能、顏面美觀及身心健康,成為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要臨床問題,因此骨增量與骨缺損修復(fù)是口腔醫(yī)學(xué)的研究重點(diǎn)。應(yīng)用傳統(tǒng)方法移植自體或同種異體骨組織,價(jià)格昂貴并存在風(fēng)險(xiǎn),且二次手術(shù)可增加患者痛苦、導(dǎo)致再次創(chuàng)傷并增加感染風(fēng)險(xiǎn),此外,異體材料移植還具有傳播傳染性疾病和導(dǎo)致免疫排斥反應(yīng)的可能性。伴隨骨組織工程學(xué)的不斷發(fā)展,新型支架材料為骨組織的修復(fù)再生提供了一種替代治療方法。目前,多種海洋生物如珊瑚骨架、海膽和海綿已被作為三維生物支架和模板用于骨組織的再生。與其他遺傳學(xué)或結(jié)構(gòu)工程技術(shù)相比,這些材料價(jià)格低廉、來源廣泛,具有骨再生所需的密度、形態(tài),并具有孔的形狀、尺寸和連通率。然而,這些材料的降解速率不可控,強(qiáng)度差,并存在一定的感染風(fēng)險(xiǎn),因此限制了其應(yīng)用。PLA、PGA及兩者的共聚物PLGA是最廣泛用于組織工程的人工合成可降解高分子材料。其應(yīng)用形式為纖維支架、多孔狀、泡沫及管狀結(jié)構(gòu)。PLA和PGA及其共聚物均屬于α-聚酯類,這類材料在體內(nèi)主要通過水解而降解,具備良好的生物相容性和可降解性,較為廣泛地作為支架材料被用于骨組織工程。由于納米材料的特異性能與納米尺寸的特征,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。研究顯示,納米復(fù)合材料對于成骨的多個(gè)方面都有可控的影響,對于源于干細(xì)胞的骨生成,包括吸附、遷移、增殖、細(xì)胞信號(hào)、基因表達(dá)和干細(xì)胞分化也都有調(diào)控作用。伴隨納米技術(shù)的發(fā)展與成熟,生物材料的設(shè)計(jì)越來越致力于納米尺寸元素的引進(jìn),使其產(chǎn)生細(xì)胞行為,促進(jìn)功能組織的生成。水凝膠由于其自身所具備的仿生結(jié)構(gòu)和與高度親水性生物因子的相容性,已經(jīng)成為骨組織工程的一種重要形式。水凝膠具有可控的降解性、獨(dú)特的細(xì)胞相容性和可注射性。作為新興的低成本治療材料的代表,水凝膠支架可通過簡單的化學(xué)官能團(tuán),無需復(fù)雜的高成本的生物分子,引起復(fù)雜的細(xì)胞反應(yīng)。作為藥物傳輸體系,水凝膠可通過表面功能化粒子的載入或者化學(xué)交聯(lián)體系的引入(如環(huán)糊精)直接包裹生物制劑。因此,水凝膠支架已成功用于骨組織工程中治療藥物、抗體、生長因子、核酸和干細(xì)胞的靶向釋放。本研究通過制備PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠,構(gòu)建一種新型復(fù)合材料,并通過體外、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其促進(jìn)骨再生的生物學(xué)性能。首先,利用PDLA與PLLA兩種異構(gòu)體能夠形成空間立體復(fù)合物的作用,分別制備水溶性的PDLA-PEG-PDLA與PLLA-PEG-PLLA共聚物,同時(shí)納入人體骨骼組織的主要無機(jī)組成成分納米羥基磷灰石(n HA),誘導(dǎo)骨骼生長并為細(xì)胞粘附提供必要的位點(diǎn);利用抗菌消炎的利福平作為模型藥物;并用京尼平交聯(lián)使體系更加穩(wěn)定,制備出多功能的PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠,通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和X射線衍射分析(XRD)等研究其內(nèi)部相互作用。掃描電鏡的結(jié)果顯示,異構(gòu)聚合物的加入使材料孔洞豐富、連通性強(qiáng)、尺寸大小適度,更加有利于細(xì)胞的生長及營養(yǎng)物質(zhì)的輸送。溶脹指數(shù)實(shí)驗(yàn)證實(shí),與無聚合物的對照組相比,該材料的溶脹度下降,降解速度減慢。該支架材料可根據(jù)需要包裹藥物,如包裹模型藥物利福平時(shí),可使藥物緩慢釋放。將MC3T3-E1細(xì)胞接種于PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠支架材料表面,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、DAPI染色、MTT、實(shí)時(shí)定量PCR(Real-time PCR)及茜素紅染色觀察其對細(xì)胞粘附、增殖和成骨分化的影響,明確水凝膠支架材料促進(jìn)成骨細(xì)胞分化的功能。掃描電鏡的結(jié)果顯示,Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen具有更強(qiáng)細(xì)胞相容性,利于細(xì)胞的粘附和增殖。細(xì)胞與PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠粘附并發(fā)生后續(xù)伸展可反應(yīng)細(xì)胞的適應(yīng)過程,體現(xiàn)了PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠的生物安全性。在PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠上培養(yǎng)24h和72h,MC3T3-E1細(xì)胞伸展充分,細(xì)胞排列緊密。DAPI染色與MTT檢測發(fā)現(xiàn),與對照組和空白組相比,實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞在第3天和第5天粘附數(shù)量增高;與Gel+n HA+Gen水凝膠相比,Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen立體復(fù)合水凝膠的促細(xì)胞增殖作用更加明顯,表明立體復(fù)合水凝膠材料更利于細(xì)胞增殖,更具有親和性。茜素紅染色結(jié)果顯示,與空白組比較,Gel+n HA+Gen組細(xì)胞的成骨能力增強(qiáng);與Gel+n HA+Gen組相比,Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen組的成骨能力進(jìn)一步增強(qiáng)。實(shí)時(shí)定量PCR檢測發(fā)現(xiàn),PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠在體外可促進(jìn)小鼠前成骨細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化,證實(shí)PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠具有較好的成骨細(xì)胞相容性。為進(jìn)一步研究支架材料在體內(nèi)的促成骨作用,建立了SD大鼠顱骨臨界尺寸缺損模型,將水凝膠支架材料植入顱骨缺損處,Micro-CT和蘇木素-伊紅染色觀察6周和12周骨缺損愈合情況,對實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行Micro-CT檢測和組織學(xué)觀察,觀察凝膠材料植入大鼠體內(nèi)修復(fù)顱骨缺損的性能,評價(jià)凝膠材料Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen、Gel+n HA+Gen在動(dòng)物體內(nèi)的生物相容性,評價(jià)本研究制備的凝膠材料Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen用于引導(dǎo)骨組織再生領(lǐng)域的可行性和有效性。結(jié)果顯示,Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen、Gel+n HA+Gen植入骨缺損處可見與周圍宿主骨結(jié)合良好,沒有見到明顯的炎癥反應(yīng),該凝膠材料具有良好的組織相容性;Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen引導(dǎo)新骨生成的面積顯著高于Gel+n HA+Gen引導(dǎo)新骨生成的面積,提示Gel+PDLA/PLLA+n HA+Gen成功地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物SD大鼠顱骨臨界尺寸缺損模型的骨組織的再生。為了進(jìn)一步拓展PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠材料的應(yīng)用,本研究利用該支架載藥對骨惡性腫瘤實(shí)現(xiàn)原位治療進(jìn)行了初步探討。首先研究制備了一種抗癌藥物,將奧沙利鉑和去甲基斑蝥素(DMC)的生物活性相結(jié)合,合成了四價(jià)的鉑復(fù)合物,構(gòu)建成聚合物-藥物鍵合體系用于聯(lián)合化療,將其加入到PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠支架材料中。PDLA-PLLA立體復(fù)合支架作為該藥物的緩釋載體,奧沙利鉑可以通過還原作用從聚合物-藥物鍵合體系中釋放,攻擊腫瘤細(xì)胞的DNA,隨后DMC水解釋放,通過抑制絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2A(PP2A),屏蔽DNA損傷誘導(dǎo)的耐藥,通過這種奧沙利鉑和DMC協(xié)同的藥物雙模式的作用,從而使水凝膠體系在骨修復(fù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)骨惡性腫瘤的原位治療。結(jié)果顯示奧沙利鉑和去甲基斑蝥素合成的聚合物-藥物鍵合體系對卵巢癌細(xì)胞SKOV-3的殺傷作用高于單獨(dú)用藥。這種增強(qiáng)的細(xì)胞毒性是由于奧沙利鉑和DMC的協(xié)同作用,細(xì)胞攝入的情況也可通過激光共聚焦顯微鏡(CLSM)清楚地看到,避免了單一的化療藥物可能帶來的耐藥性及療效差的問題。PDLA-PLLA立體復(fù)合水凝膠體系內(nèi)加入抗惡性腫瘤藥物,從而進(jìn)一步延伸了水凝膠體系在骨組織修復(fù)方面的應(yīng)用,使其在引導(dǎo)骨再生修復(fù)的同時(shí)殺傷腫瘤細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)對骨惡性腫瘤的原位治療。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R781.4

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本文編號(hào)：1350029