【摘要】：因外傷、感染和腫瘤等造成的骨組織缺損是臨床上的常見病癥，自體骨和異體骨是常用的骨修復(fù)材料。但自體骨來源有限以及異體骨存在的免疫排斥反應(yīng)限制了它們的應(yīng)用。所以如何構(gòu)建具有良好的生物相容性、生物應(yīng)答特性、基因激活特性和促進(jìn)新生組織形成功能的生物材料受到廣泛的關(guān)注。微球具有良好的流動性，并且微球堆積體的孔隙連通性非常優(yōu)異，有利于骨缺損部位的填充和修復(fù)。傳統(tǒng)的陶瓷微球需要經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，不利于負(fù)載藥物和生物活性成分，以高分子為基體的微球缺乏骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性。 針對上述問題，本研究以磷酸鈣骨水泥為原料，分別采用液滴冷凝法和擠出-滾圓法制備了粒徑可控的多孔磷酸鈣微球，并對微球進(jìn)行改性處理，提高微球的強(qiáng)度、抗崩解性、降解性、細(xì)胞相容性和骨誘導(dǎo)性等方面的性能。 為了提高本研究制備的微球的細(xì)胞生物學(xué)性能，本研究首先采用聚乙二醇（PEG）水溶液對磷酸鈣骨水泥固化體進(jìn)行表面改性。經(jīng)PEG處理后，骨水泥固化體表面被規(guī)則的片狀結(jié)晶覆蓋，形成規(guī)則片狀結(jié)晶的原因主要是PEG的加入一方面提高了溶液的離子濃度，從而減緩溶液中離子的擴(kuò)散速度；另一方面PEG與鈣離子螯合，減慢了羥基磷灰石的結(jié)晶速度。MC3T3-E1細(xì)胞實(shí)驗結(jié)果表明這種規(guī)則片狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞粘附、增殖和分化。 通過液滴冷凝法制備了粒徑在0.3～3mm可控的磷酸鈣微球。通過滴重法，從理論上探討了各因素對微球粒徑的影響。隨著液固比的變化，微球的總孔隙率介于40%～60%，顯孔隙率介于20%～60%，孔隙之間連通性良好。由于研究發(fā)現(xiàn)硅酸鈣具有優(yōu)異的礦化性和骨誘導(dǎo)性，所以，在微球中添加一定量的硅酸鈣以改善微球的理化性能和成骨能力。微球強(qiáng)度隨著硅酸鈣添加量的增大先提高后降低，當(dāng)硅酸鈣添加量為20%時，微球的強(qiáng)度是不添加硅酸鈣的微球2倍。復(fù)合硅酸鈣的微球在PBS中浸泡2周仍未出現(xiàn)明顯的崩解現(xiàn)象，比不含硅酸鈣的微球的抗崩解時間提高了10倍。細(xì)胞實(shí)驗結(jié)果表明，添加20%硅酸鈣的微球比不含硅酸鈣的微球細(xì)胞相容性好，可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖。兔子股骨缺損修復(fù)實(shí)驗結(jié)果表明，微球的組織相容性良好，植入4周時微球被纖維組織和骨組織包裹，并且周圍有血管生成；隨著植入時間延長至8周，微球內(nèi)部出現(xiàn)纖維組織和少量的新骨，微球完全被骨組織包裹；16周時各微球樣品內(nèi)外都有大量的骨組織，骨母細(xì)胞和骨細(xì)胞數(shù)量明顯下降，，這說明骨的成熟度提高。兔子背部豎脊肌8周的植入實(shí)驗結(jié)果表明，微球（d=2mm）間的孔隙有利于血管化。微球的體內(nèi)植入實(shí)驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)硅酸鈣的添加促進(jìn)了微球的體內(nèi)降解，但添加量過大會使微球因在體內(nèi)降解過快從而影響微球的骨傳導(dǎo)性。適當(dāng)?shù)奶砑恿渴抢霉杷徕}改善微球強(qiáng)度和成骨性能的關(guān)鍵。 擠出-滾圓技術(shù)很少被用于無機(jī)復(fù)合微球的制備，本研究以殼聚糖為賦形劑，磷酸鈣骨水泥為主要原料，通過擠出-滾圓的方法制備了粒徑均一，抗崩解性良好的磷酸鈣微球。擠出-滾圓法可以制備粒徑在0.3～3mm可控的微球，效率高，微球圓度好。擠出-滾圓過程中在機(jī)械力的作用下，微球內(nèi)磷酸鈣原料顆粒之間接觸更加緊密，賦性劑只是填充在磷酸鈣原料顆粒之間，不影響磷酸鈣骨水泥的水化結(jié)晶，所以水化后以針棒狀結(jié)晶為主。微球的抗崩解性優(yōu)異，在PBS中浸泡2周仍沒有明顯的崩解現(xiàn)象；微球強(qiáng)度接近松質(zhì)骨。通過PEG溶液浸泡后，微球表面被規(guī)則片狀結(jié)晶所覆蓋，微球內(nèi)小于100nm的微孔所占比例增大，100～1000nm的微孔所占比例減小，結(jié)晶形貌的變化改變了微球內(nèi)孔徑分布的分布。細(xì)胞實(shí)驗結(jié)果表明規(guī)則片狀形貌促進(jìn)了細(xì)胞的增殖。 為了滿足大塊骨缺損的填充修復(fù)，通過真空浸漬的方法，以PLGA為粘結(jié)劑，制備了磷酸鈣微球支架。CT結(jié)果顯示磷酸鈣微球支架的平均孔隙率為35.36%±1.18%，孔隙連通性良好，微球之間孔隙基本保留下來。采用過程法對微球堆積過程進(jìn)行模擬，模型的平均孔隙率是40.3%±0.11%，孔隙完全連通。連通的孔隙結(jié)構(gòu)有利于新骨組織的長入，同時也有利于營養(yǎng)物質(zhì)的輸送和代謝物的排出。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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1 馬愛潔,楊青芳,梁威,祖恩峰,薛丹;生物可降解多孔支架的研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2005年05期

2 王正輝,蕭翼之;高分子生物材料的研究進(jìn)展[J];高分子材料科學(xué)與工程;2005年05期

3 戴紅蓮,李世普,閆玉華,盧旭輝,江昕,鄭啟新,杜靖遠(yuǎn);多孔磷酸三鈣陶瓷人工骨在體內(nèi)的新陳代謝過程研究[J];硅酸鹽學(xué)報;2003年12期

4 阮埃乃;;明膠的凝膠及溶膠—凝膠的轉(zhuǎn)化[J];明膠科學(xué)與技術(shù);1990年02期

5 L.L.Hench,I.Xynos,A.Edgar,L.Buttery,J.Polak,鐘吉品,劉宣勇,常江;激活基因的玻璃[J];無機(jī)材料學(xué)報;2002年05期

6 梁燕,王鴻麗,張松;紫外分光光度法測定注射用甲氨蝶呤含量[J];武警醫(yī)學(xué);2001年02期

7 劉瑩;趙旭;潘琰;趙敬哲;王子忱;;簡單方法制備羥基磷灰石中空微球[J];物理化學(xué)學(xué)報;2009年07期

8 趙秀才;姚軍;;數(shù)字巖心建模及其準(zhǔn)確性評價[J];西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年02期

9 王魯敏,潘家禎,郭春林;中藥浸膏微丸制備研究[J];中國藥業(yè);2005年08期

10 李青坡,游劍,楊蕾,趙穎,王永圣,崔福德;擠出滾圓法制備葛根芩連微丸[J];中草藥;2005年10期

本文編號：2527895