本文選題：聚乳酸-羥基乙酸多孔微球　切入點：殼聚糖　出處：《第二軍醫(yī)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：骨缺損是臨床上的常見病癥,常規(guī)的治療方法主要包括自體骨移植和異體骨移植,前者有骨來源少,供骨部位易出血和感染細菌等問題,而后者有病毒感染和免疫反應的風險。近年來,采用骨組織工程學修復骨缺損的研究得到了廣泛的關注。組織工程學是應用工程學、生物學和化學的原理與方法,修復或重建受損的組織和器官,包括血管、骨、軟骨、皮膚和神經等。骨組織工程學利用組織工程支架、種子細胞和生長因子,模擬三維微環(huán)境,形成有利于細胞增殖、分化和新組織形成的平臺,并可移植入骨缺損部位進行組織再生。PLGA多孔微球支架(PLGA-pMS)是一種優(yōu)秀的可注射支架,具有創(chuàng)傷小、病人適應性強和可填充不規(guī)則缺損等優(yōu)點。根據文獻報道和前期研究發(fā)現(xiàn),PLGA-pMS在兩方面有待優(yōu)化。(1) PLGA-pMS的細胞親和性較差。PLGA是親脂性聚合物,導致PLGA-pMS的親水性差；PLGA的結構中也沒有供細胞識別的位點。兩者導致種子細胞不能有效地粘附在微球表面。目前,PLGA-pMS的修飾改性方法主要是在微球表面沉積磷灰石,但該方法操作復雜,持續(xù)時間長,并且對載藥PLGA-pMS有不利影響。(2) PLGA-pMS中的藥物釋放過快。非多孔的PLGA微球是常用的藥物緩釋載體,體外藥物釋放一般可達到一個月以上,而PLGA-pMS的多孔結構導致了明顯的突釋和較短的緩釋時間,過快的藥物釋放不利新組織的形成。在組織工程領域,作為支架的載生長因子的PLGA-pMS尚未報道。本課題在前期研究的基礎上進行優(yōu)化,旨在改善PLGA-pMS的細胞親和性,并使其具備緩釋生長因子的能力。因此,本課題合成了GRGDSPC肽修飾的PLGA,并制備分別載BMP-2和TGF-β1的殼聚糖微球(CS-MS),再將載生長因子的CS-MS混入PLGA-pMS中,得到GRGDSPC肽修飾的鑲嵌載生長因子CS-MS的PLGA多孔復合微球支架(CS-MS-PLGA-pMS)。通過GRGDSPC與細胞表面整合素受體的識別作用,改善PLGA-pMS的細胞親和性,促進種子細胞在支架上的粘附,再通過緩釋BMP-2和TGF-β1促進細胞的增殖和分化,以及骨組織的生成。首先,以CS-MS為研究對象,以合適的粒徑和較高的包封率為目標,采用乳化離子交聯(lián)法制備CS-MS,并對其形態(tài)、粒徑、包封率和體外釋放進行考察。通過單因素考察,對TPP濃度、殼聚糖濃度、殼聚糖分子量、交聯(lián)反應時間和攪拌速度進行了分析,并進一步考察了TPP濃度和交聯(lián)反應時間對模型藥物白蛋白(BSA)的體外釋放的影響,確定了最優(yōu)的處方條件。以優(yōu)選處方制得了分別載BMP-2和TGF-β1的CS-MS,粒徑分別為15.47±0.53μm和14.78±0.71μm,載藥量為每毫克CS-MS含有1004.27±15.30 ng BMP-2或332.46±44.88 ng TGF-β1,體外緩釋時間均可達到9天。結合W1/O/W2溶劑揮發(fā)法和發(fā)泡法制備了本課題的可注射骨組織工程支架——PLGA-pMS。以PLGA-pMS為研究對象,以較大的表面孔徑和合適的粒徑為目標,進行單因素考察,分析了攪拌速度、PLGA濃度、均質速度、致孔劑濃度、PVA濃度和O/W1比例對微球形態(tài)、粒徑和表面孔徑的影響,并確定優(yōu)選處方,得到了粒徑為353.32±35.24μm,表面孔徑為26.30±3.86μm的多孔微球。采用GRGDSPC對PLGA進行改性,先將GRGDSPC-SH與NH2-PEG-Mal連接,得到NH2-PEG-GRGDSPC,再與PLGA-NHS反應,合成目標產物PLGA-PEG-GRGDSPC. HPLC顯示GRGDSPC和PEG具有極高的反應效率(90.60±2.20%)。采用1H-NMR鑒定合成產物后,依照優(yōu)選處方,用PLGA-PEG-GRGDSPC制備PLGA-pMS,并考察MG-63細胞在多孔微球表面的粘附情況。結果表明,相比無修飾和PEG修飾的微球,MG-63細胞在GRGDSPC修飾的PLGA-pMS表面有更廣泛的粘附和更高的細胞活性。GRGDSPC顯著改善了PLGA-pMS的細胞親和性,確定后續(xù)實驗的PLGA-pMS均采用20%GRGDSPC修飾。在PLGA-pMS制備的初乳中混入CS-MS,得到鑲嵌CS-MS的PLGA-pMS,采用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對其進行了分析和鑒定。在多孔復合微球支架中,CS-MS被包埋在PLGA中,并保持了圓整的形態(tài)。載藥量分別為每毫克多孔復合微球支架含有570.27±16.20 ng BMP-2或28.58±5.35 ng TGF-β1。在此基礎上,研究了CS-MS-PLGA-pMS中BSA的體外釋放,進而分別分析了BMP-2和TGF-β1的釋放。相比CS-MS, CS-MS-PLGA-pMS中BMP-2和TGF-β1的首日突釋減小,體外緩釋時間顯著延長,由9天增加至28天。采用密度梯度離心法和貼壁細胞刪選法,分離和純化了兔骨髓間充質干細胞(MSCs),并進行傳代培養(yǎng),得到了骨組織修復所需的種子細胞。針對MSCs的多分化潛能和表面標志物對其進行分析和鑒定。結果發(fā)現(xiàn),MSCs可在成骨誘導分化培養(yǎng)基中,大量表達具有成骨細胞特征的堿性磷酸酶；在成脂誘導分化培養(yǎng)基中,大量表達具有脂肪細胞特征的脂滴。流式細胞儀檢測結果顯示,細胞高表達CD90,低表達CD45,符合MSCs的表型特征。細胞分化實驗和流式細胞術結果表明,培養(yǎng)的細胞為MSCs。將MSCs與PLGA-pMS共培養(yǎng)時,MSCs可粘附在多孔微球表面。與未修飾和PEG修飾的微球相比,MSCs在GRGDSPC修飾的PLGA-pMS表面有更廣泛的分布和更高的細胞活性,表明GRGDSPC顯著改善了PLGA-pMS的細胞親和性。在得到種子細胞MSCs和載生長因子的多孔復合微球支架CS-MS-PLGA-pMS后,以新骨再生為目標,考察了裸鼠皮下異位成骨和家兔顱骨缺損修復這兩個方面。載BMP-2的支架顯著促進了異位骨的形成,其不僅具有更大的重量,而且在骨密度和骨體積等方面顯著優(yōu)于空白組和空白支架。組織切片的HE染色和Masson's trichrome染色結果顯示,BMP-2-CS-MS-PLGA-pMS形成的異位骨中,新骨分布廣泛,并可觀察到明顯的骨小梁結構�？瞻捉M由于缺乏MSCs依附的載體,新骨生長狀況和質量不佳。與空白組和空白支架相比,載TGF-β1的支架顯著提高了異位骨的重量。在設計的用量和比例下,聯(lián)用BMP-2和TGF-β1的支架促進了新骨的形成,與單用BMP-2相比,兩者形成的異位骨的重量、骨密度和骨體積未顯示統(tǒng)計學差異。組織學結果顯示,聯(lián)用BMP-2和TGF-β1的異位骨中有大量尚未完全鈣化但可逐漸發(fā)展為成骨基質的類骨質。在家兔顱骨缺損修復實驗中,在兩側頂骨成功制造了全骨缺損,并將微球支架植入缺損中,但手術部位的炎癥反應,導致未取得理想的骨缺損修復效果。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第二軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R68;R318.08

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本文編號：1631763