發(fā)布時間：2018-05-01 20:34

  本文選題：骨組織工程 + 聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物��； 參考：《中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院》2016年博士論文

【摘要】：骨缺損或骨不連的治療一直是骨科領(lǐng)域長期致力解決的臨床難題。骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展為骨缺損和骨不連的修復(fù)和治療提供了希望。支架材料作為骨組織工程最重要的元素之一,其制備及研發(fā)受到研究者廣泛關(guān)注。無機粒子與聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合制備的骨組織工程支架材料很多,其能夠發(fā)揮無機粒子和聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物的優(yōu)點。以往無機粒子／聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合支架的制備方法是將無機粒子在聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物溶液或熔體中混合,這就導(dǎo)致無機離子在聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物內(nèi)部分散不均勻,植入機體后不能有效與宿主細胞接觸進而發(fā)揮生物學(xué)作用。因此,制備結(jié)構(gòu)和成分均勻的無機粒子／聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物復(fù)合支架具有重要的臨床意義。目的探討末端羧基化聚(乳酸-羥基乙酸)聚合物(PLGA-COOH)合成方法；基于羧基化PLGA制備兩種納米骨修復(fù)材料；對納米骨修復(fù)材料的相關(guān)表征、力學(xué)性能、降解性能及生物相容性進行檢測；驗證納米骨修復(fù)材料的體內(nèi)異位成骨能力和骨缺損修復(fù)性能。材料與方法1、制備羧基化PLGA,分別與納米級HAP和TCP共混,經(jīng)攪拌,洗鹽和凍干等過程制備PLGA-COOH/HAP和PLGA-COOH/TCP復(fù)合支架。研究其相關(guān)表征及力學(xué)性能和降解性能等。2、復(fù)合支架與MC3T3-E1細胞體外共培養(yǎng)定性和定量分析支架對細胞增值、細胞周期、成骨分化及黏附性能的影響。3、復(fù)合支架體外負(fù)載rhBMP-2,研究體外釋放性能。通過SD大鼠臀大肌肌袋實驗評價復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架的異位成骨性能。4、通過兔顱骨臨界性骨缺損模型評價支架無負(fù)荷情況下骨缺損修復(fù)性能。5、通過兔尺骨臨界性骨缺損模型評價復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架長骨大節(jié)段骨缺損的修復(fù)性能。結(jié)果1、核磁氫譜和分子量檢測顯示,羧基被成功接枝在PLGA聚合物末端,PLGA聚合物分子量120000左右。SEM和Micro CT掃描顯示支架具有多孔結(jié)構(gòu),孔徑均一。EDX證實兩種支架的特征性元素均為鈣、磷和碳。力學(xué)性能測試顯示兩種支架的抗壓縮和抗彎曲強度沒有明顯差異。降解實驗顯示隨著時間延長,兩種支架重量均減低；支架中無機成分晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；PLGA聚合物分子量隨時間延長而減低。2、CCK-8和流式結(jié)果顯示,兩種支架具有良好生物相容性和促細胞增值作用。ALP測定顯示兩種復(fù)合支架具有一定促成骨分化性能,優(yōu)于單純PLGA;掃描電鏡和激光共聚焦結(jié)果顯示,復(fù)合支架和羧基化PLGA均有利于細胞的黏附,且細胞形態(tài)較好。3、兩種復(fù)合支架可作為rhBMP-2的緩釋載體,有效釋放時間可達360小時。將負(fù)載rhBMP-2的支架植入SD大鼠臀大肌肌袋中,術(shù)后2周和4周可見明顯異位骨化發(fā)生,新生骨塊明顯。4、復(fù)合支架具有修復(fù)無負(fù)荷情況下兔顱骨臨界性骨缺損的能力,與單純PLGA聚合物比,更有利于新生骨生成和骨改建。5、復(fù)合支架及負(fù)載rhBMP-2支架具有修復(fù)兔尺骨長節(jié)段臨界性骨缺損的能力,負(fù)載rhBMP-2后增強了復(fù)合支架骨修復(fù)性能。結(jié)論1、成功制備羧基化PLGA聚合物。基于羧基化PLGA聚合物成功制備兩種納米骨修復(fù)材料,PLGA-COOH/HAP知PLGA-COOH/TCP。其孔隙率和孔徑、力學(xué)性能、降解性能基本滿足理想骨組織工程材料要求。2、支架材料具有較好的細胞生物相容性及促細胞增值、分化作用,無明顯的細胞毒性。3、PLGA-COOH/HAP知PLGA-COOH/TCP可作為rhBMP-2緩釋載體；復(fù)合支架材料負(fù)載rhBMP-2具有較好的生物活性,有利于新生骨生成。單純支架材料植入體內(nèi)未導(dǎo)致明顯的炎癥反應(yīng),具有良好的生物安全性,符合國家生物醫(yī)用材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4、兔顱骨臨界性骨缺損情況下,PLGA-COOH/HAP知PLGA-COOH/TCP復(fù)合支架有較強的骨修復(fù)和骨改建能力,優(yōu)于單純PLGA-COOH。5、負(fù)載rhBMP-2的復(fù)合支架能夠修復(fù)兔尺骨大節(jié)段臨界性骨缺損,兩種復(fù)合支架具有潛在的臨床應(yīng)用價值。
[Abstract]:The treatment of bone defect or nonunion of bone has been a long-term problem in the field of Department of orthopedics. The rapid development of bone tissue engineering and regenerative medicine provides hope for the repair and treatment of bone defect and bone nonunion. As one of the most important elements of bone tissue engineering, the preparation and research and development of the scaffold are widely concerned by the researchers. There are many bone tissue engineering scaffolds prepared by particles and poly (lactic acid hydroxy acetic acid) polymer, which can give full play to the advantages of inorganic particles and poly (lactic acid hydroxy acetic acid) polymers. The preparation method of inorganic particles / poly (lactic acid hydroxyacetic acid) polymer composite scaffolds is to use inorganic particles in poly (lactic acid hydroxyacetic acid) polymers. Mixing in the solution or melt leads to the inhomogeneous dispersion of inorganic ions in the poly (lactic acid hydroxy acetic acid) polymer, which can not be effectively contacted with the host cell to play a biological role. Therefore, the preparation of a homogeneous inorganic particle / poly (lactoacetic acid) polymer composite scaffold with homogeneous structure and composition is of great importance. Objective to investigate the synthesis of terminal carboxylated poly (lactate glycolic acid) polymer (PLGA-COOH); to prepare two kinds of nano bone repair materials based on carboxylation PLGA, test the related characterization, mechanical properties, biodegradability and biocompatibility of nanoscale repair materials, and verify the ectopic osteogenesis of nanoscale repair materials in vivo Ability and bone defect repair performance. Materials and methods 1, prepare carboxylation PLGA, blend with nano HAP and TCP respectively, prepare PLGA-COOH/HAP and PLGA-COOH/TCP composite scaffolds in the process of mixing, salt and freeze-drying. The related characterization and mechanical properties and degradation properties of.2 are studied, and the complex scaffold and MC3T3-E1 cells are co cultured and determined in vitro. The effect of stents on cell proliferation, cell cycle, osteogenesis and adhesion properties of.3, the composite scaffold was loaded with rhBMP-2 in vitro, and the release performance was studied in vitro. The ectopic osteogenesis of the composite scaffold and the supported rhBMP-2 scaffold was evaluated through the muscle bag experiment of the gluteus maximus muscle of SD rats. The scaffold was evaluated by the rabbit skull defect model. The repair performance of bone defect repair was.5. The repair performance was evaluated by the rabbit ulna critical bone defect model. Results 1, nuclear magnetic hydrogen spectrum and molecular weight detection showed that the carboxyl group was successfully grafted on the end of PLGA polymer, and the molecular weight of PLGA polymer was about 120000.SEM and Micro CT scanning. The stent has a porous structure, and the pore size homogeneous.EDX confirms that the characteristic elements of the two scaffolds are calcium, phosphorus and carbon. The mechanical properties test showed that the compressive and bending strength of the two kinds of scaffolds were not significantly different. The degradation experiments showed that the weight of the two scaffolds decreased with the prolongation of time, and the crystal structure of the inorganic components in the scaffold was stable; PLGA The molecular weight of the polymer decreased with time and decreased.2, CCK-8 and flow results showed that the two scaffolds had good biocompatibility and cell growth promoting effect.ALP determination showed that two kinds of composite scaffolds had a certain bone differentiation performance, superior to pure PLGA; scanning electron microscopy and laser cofocal results showed that the composite scaffold and carboxyl PLGA were all The cell morphology is good for cell adhesion, and the cell morphology is better.3. The two composite scaffolds can be used as the sustained release carrier of rhBMP-2. The effective release time is up to 360 hours. The stents loaded with rhBMP-2 are implanted in the muscle bag of the gluteus maximus muscle of the SD rats. The ectopic ossification occurs at 2 and 4 weeks after the operation, the new bone mass is.4, and the composite scaffold has no load repair. The ability of the critical bone defect of the rabbit skull, compared with the simple PLGA polymer, is more beneficial to the new bone formation and bone remodeling.5. The composite scaffold and the supported rhBMP-2 scaffold have the ability to repair the long segmental critical bone defect of the rabbit ulna. After the load rhBMP-2, the composite scaffold bone repair ability is enhanced. Conclusion 1, the successful preparation of the carboxyl PLGA polymer. Carboxyl PLGA polymers have successfully prepared two kinds of nanoscale repair materials. PLGA-COOH/HAP knows that the porosity and pore size, mechanical properties and degradation properties of PLGA-COOH/TCP. basically meet the requirements of the ideal bone tissue engineering materials for.2. The scaffold materials have good cellular biocompatibility and cell proliferation, differentiation, and no obvious cytotoxicity.3, PLGA- COOH/HAP know that PLGA-COOH/TCP can be used as the rhBMP-2 sustained-release carrier; the composite scaffold material loaded with rhBMP-2 has good biological activity and is beneficial to the formation of new bone. The simple scaffold material has no obvious inflammatory reaction in the body and has good biological safety. It conforms to the national biological medical material standard.4, the critical bone of the rabbit skull In the case of defect, the PLGA-COOH/HAP PLGA-COOH/TCP composite stent has strong bone repair and bone remodeling, which is superior to PLGA-COOH.5 alone. The composite scaffold with rhBMP-2 can repair the critical bone defect of the rabbit ulna segment, and the two composite scaffolds have potential clinical value.

【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;R687

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本文編號：1830944