發(fā)布時間：2019-09-19 11:49

【摘要】：運動、創(chuàng)傷和腫瘤等因素造成的骨組織損傷,嚴重影響著人們的身體健康和生活。研制出能夠攜帶骨組織修復(fù)藥物/生長因子,兼具有優(yōu)良骨誘導(dǎo)活性的骨修復(fù)材料對骨組織的修復(fù)和重建具有重大的現(xiàn)實意義。 本項研究以具有均一孔道、較大孔容和比表面積、易于化學改性等特性及優(yōu)異細胞轉(zhuǎn)運性能的介孔氧化硅納米粒子(MSNs)為基體,構(gòu)建能夠同時負載小分子藥物地塞米松和骨形態(tài)發(fā)生蛋白(rhBMP-2)、且具有pH響應(yīng)性能的硅基納米輸送體系,實現(xiàn)地塞米松在細胞表面的高效轉(zhuǎn)運以及在細胞內(nèi)的高效利用,進而與rhBMP-2協(xié)同誘導(dǎo)骨組織的形成；并從細胞和分子水平研究地塞米松和BMP-2協(xié)同誘導(dǎo)成骨的規(guī)律和機理；在此基礎(chǔ)上構(gòu)建高活性的骨修復(fù)材料。 不同粒徑MSNs的制備及其生物學性能。采用溶膠-凝膠法制備出四種粒徑分別為55nm、100nm、200nm和440nm的MSNs。合成的MSNs具有相同的介孔結(jié)構(gòu)、相近的表面電荷和介孔孔徑,且都具有較大的比表面積和孔容。體外細胞實驗結(jié)果表明,制備的MSNs不僅能夠通過溶酶體途徑進入細胞,還能夠從溶酶體中逃逸出來；100nm的MSNs細胞吞噬能力及溶酶體逃逸能力最強。四種粒徑的MSNs都具有較好的生物相容性,其中200nm的MSNs細胞毒性最小。體外藥物負載和釋放試驗表明,小分子藥物地塞米松和維生素C的負載量隨介孔材料的比表面積增大而增加,而大分子蛋白的負載量與納米粒子的比表面積沒有直接關(guān)系。MSNs的粒徑較大,小分子藥物的釋放較慢,反之,粒徑較小,藥物釋放速度較快。由于藥物只是簡單吸附在MSNs的表面,導(dǎo)致水溶性維生素C的釋放速率遠遠大于疏水性藥物地塞米松的釋放速率；MSNs粒徑的增加,大分子蛋白的釋放速率降低。 基于硼酸酯鍵的pH響應(yīng)型MSNs載藥體系的制備與性能。在MSNs和5nm的Fe304納米粒子表面接枝多元醇和硼酸,通過多元醇和硼酸的反應(yīng)將Fe304錨接在MSNs介孔孔道外側(cè),設(shè)計和合成了Fe3O4-capped-MSNs響應(yīng)型納米開關(guān)體系。FTIR、XRD、TEM、XPS等表征手段證明Fe304納米粒子錨接到MSNs的表面。體外藥物釋放實驗顯示,在pH=5.0-8.0時,MSNs的孔道表面被Fe304納米粒子覆蓋,藥物不能從孔道中釋放出來；在pH=2.0-4.0時,由于硼酸酯鍵的水解,Fe304納米粒子從MSNs的表面脫離,負載的藥物從孔道中快速地釋放出來。在3.0-7.0之間調(diào)節(jié)pH值,Fe304納米粒子呈現(xiàn)出特色的可逆“開／關(guān)”效應(yīng),藥物實現(xiàn)了脈沖式釋放(單次少量釋放)。這種藥物載體具有優(yōu)異的磁靶向效應(yīng)和生物相容性,并且能夠被MC3T3-E1細胞所吞噬。 基于三氮雜金剛烷鍵的pH響應(yīng)型MSNs載藥體系的制備與性能。以pH值5.0-7.4范圍內(nèi)具有可逆反應(yīng)的三氮雜金剛烷基團(TAA)為橋鍵,設(shè)計制備了pH在5.0-7.4范圍內(nèi)可逆可控藥物傳輸系統(tǒng)(MSN-TAA-Fe304)。FTIR、XRD、TEM、EDS等表征手段證明了Fe304納米粒子錨接到兩種類型MSNs (MCM-41口SBA-15)的表面。體外藥物釋放實驗顯示,在中性環(huán)境(pH為7.4)時,合成的MCM-TAA-Fe3O4納米復(fù)合載藥體系能夠有效地阻止小分子藥物地塞米松的釋放,而在pH為5.0-6.0時釋放藥物分子；并且隨著pH值的變化呈現(xiàn)明顯的pH可逆響應(yīng)開關(guān)效應(yīng)。合成的SBA-TAA-Fe3O4納米復(fù)合載藥體系釋放牛血清白蛋白(BSA)具有相同的可逆pH響應(yīng)開關(guān)效應(yīng)。體外細胞培養(yǎng)實驗表明,合成的MCM-TAA-Fe3O4和SBA-TAA-Fe3O4納米復(fù)合載藥體系,均具有很好的生物相容性和磁靶向性,可用于藥物和蛋白的靶向釋放。細胞實驗表明,MCM-TAA-Fe3O4內(nèi)米復(fù)合載藥體系,能夠通過溶酶體途徑進入細胞質(zhì)內(nèi),并可以在細胞內(nèi)控制釋放藥物,可以作為一種理想的穿膜載藥體系。 地塞米松和BMP-2協(xié)同誘導(dǎo)成骨的規(guī)律和機理。以C2C12細胞作為模型,研究了小分子藥物地塞米松和rhBMP-2在體外協(xié)同誘導(dǎo)成骨分化的情況。結(jié)果表明,地塞米松能夠顯著提高rhBMP-2誘導(dǎo)的C2C12細胞堿性磷酸酶(ALP)的活性和體外礦化水平,表現(xiàn)出典型的協(xié)同效應(yīng),其過程具有明顯的時間和濃度依賴性。蛋白印跡(western blotting)、實時反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈式反應(yīng)(realtime RT-PCR)等研究結(jié)果表明,地塞米松和rhBMP-2的協(xié)同作用,Smad信號分子以及信號傳導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子信號通道(STAT3)不起作用,而是通過協(xié)同提高Runx2表達的途徑來促進成骨分化。 雙載藥pH響應(yīng)型殼聚糖/介孔氧化硅復(fù)合材料制備與性能。采用有機/無機復(fù)合的方法,制備出了一種能夠同時控釋小分子藥物和BMP-2的pH響應(yīng)型殼聚糖/介孔氧化硅復(fù)合材料(chi-MSNs)。通過FTIR、XRD、TEM、SEM和粒徑及Zeta電位分析,證明殼聚糖被改性到介孔硅的表面,殼聚糖封堵了介孔硅的孔道,但是對介孔硅的粒徑?jīng)]有明顯影響。經(jīng)殼聚糖表面改性的介孔氧化硅的比表面積和孔容急劇下降。體外緩釋實驗表明,chi-MSNs具有良好的pH響應(yīng)性能,在中性環(huán)境下抑制地塞米松的釋放,酸性環(huán)境(pH為6.0)下快速釋放地塞米松藥物分子,這種響應(yīng)具有可逆性。體外rhBMP-2的負載和緩釋實驗表明,chi-MSNs對rhBMP-2的負載量為32.4%,并具有一定的緩釋作用。細胞實驗表明,chi-MSNs復(fù)合載藥體系具有良好的生物相容性和誘導(dǎo)分化能力。體內(nèi)異位成骨實驗結(jié)果顯示,同時負載地塞米松和rhBMP-2的chi-MSNs復(fù)合載藥體系能夠有效地促進骨組織的形成。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

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2 朱榮;羅奎;徐翔暉;吳堯;何斌;顧忠偉;;以磁納米粒為核的pH敏感型聚谷氨酸樹狀分子藥物載體[J];高分子學報;2011年06期

3 趙荻;黃文e，

本文編號：2538095