【摘要】：目的和意義:藥物緩釋材料為骨與關(guān)節(jié)疾病的治療提供新策略。本論文研究工作圍繞兩種具備長(zhǎng)效藥物緩釋功能的羥基磷灰石(HA)復(fù)合骨材料的制備及生物學(xué)性能研究等方面開展。以化學(xué)接枝法和物理涂層法分別研制出長(zhǎng)效緩釋BMP-2活性肽P24的殼聚糖/羥基磷灰石仿生支架(CS-P24/HA)和超長(zhǎng)期緩釋rhIGF-1 的PLA/HA@Eu雙層微球(PLA/HA(rhIGF-1)@Eu),重點(diǎn)研究了這兩種具備長(zhǎng)效藥物緩釋功能的HA復(fù)合骨材料分別對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的生物學(xué)性能影響,以及這兩種材料分別對(duì)動(dòng)物顱骨骨缺損、骨量丟失治療效果。旨在促進(jìn)骨組織工程載藥緩釋體系的發(fā)展,為進(jìn)一步臨床應(yīng)用提供理論借鑒。方法:(1)采用化學(xué)接枝法制備緩釋P24多肽的CS-P24/HA支架:以HA和CS(殼聚糖)為原材料,先對(duì)CS進(jìn)行巰基化改性,再將P24多肽接枝到巰基化殼聚糖上,最后與HA復(fù)合,制備出仿生支架。研究該支架的體外緩釋性能、理化表征,同時(shí)對(duì)材料的成骨性能及內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行系列研究。(2)采用物理涂層法制備緩釋rhIGF-1的PLA/HA(rhIGF-1)@Eu雙層微球:以HA和PLA(聚乳酸)為原材料,先采用w/o/w法初步制備載rhIGF-1的PLA/HA微球,再采用Eudragit(丙烯酸樹脂)涂層工藝,研制出具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的雙層微球。研究該微球的粒徑分布、體外緩釋性能、表面形貌,將雙層微球植入到成年雄性C57BL/6小鼠背部皮下,在6個(gè)月的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi),初步探究該微球?qū)π∈蠊橇考败浌堑纳飳W(xué)作用。結(jié)果:(1)CS-P24/HA支架能夠在體外線性緩釋P24長(zhǎng)達(dá)90天。MSCs可以粘附在CS-P24/HA表面,并呈現(xiàn)良好的細(xì)胞形態(tài)。CS-P24/HA能夠促進(jìn)MSCs高表達(dá)成骨相關(guān)基因OCN、Runx2和COL-I,增加細(xì)胞ALP活性和鈣鹽沉積。在體內(nèi),CS-P24/HA能夠促進(jìn)材料植入部位的新骨生成,較好地修復(fù)大鼠顱骨骨缺損。(2)PLA/HA(rhIGF-1)@Eu微球能夠在體外緩釋rhIGF-1超過(guò)180天,在體外支持細(xì)胞表面粘附和生長(zhǎng),具備良好的生物相容性。將PLA/HA(rhIGF-1)@Eu微球植入小鼠背部皮下,在6個(gè)月實(shí)驗(yàn)周期內(nèi),微球組小鼠的骨量顯著高于對(duì)照組,該微球能夠?qū)Τ赡晷∈蠊橇繋?lái)有益作用。結(jié)論:(1)CS-P24/HA支架能夠線性平穩(wěn)緩釋BMP-2活性肽,促進(jìn)MSCs的粘附、增殖和成骨分化,具備良好的大鼠顱骨修復(fù)性能,是一種很有應(yīng)用潛力的骨修復(fù)材料。(2)PLA/HA(rhIGF-1)@Eu雙層微球能夠超長(zhǎng)期緩釋rhIGF-1,該研究有助于了解IGF-1在骨礦化方面的生物學(xué)作用,是一種皮下局部應(yīng)用藥物緩釋體系預(yù)防全身骨量丟失的新嘗試。具備長(zhǎng)效藥物緩釋功能的HA復(fù)合材料或可為骨與關(guān)節(jié)疾病的治療提供新策略。
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318.08;R68
【圖文】：

輕基磷灰石（Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ，ＨＡ）是人體骨組織的主要礦物組成成分（約逡逑占６０°／。）。在骨組織中，納米ＨＡ晶體呈片狀（厚度２－５ｎｍ，長(zhǎng)度１５－５５ｎｍ，寬逡逑度５－２５腿），鑲嵌在Ｉ型膠原纖維中（圖１－１），并按照一定順序沿著膠原的長(zhǎng)逡逑軸生長(zhǎng)Ｗ。ＨＡ在骨組織工程支架、植入器械的表面改性、藥物緩釋等領(lǐng)域有逡逑著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。ＨＡ的來(lái)源包括天然骨骼逡逑提取和人工合成兩種途徑Ｗ。從天然骨骼獲�。龋恋牟襟E包括骨骼的清洗、高逡逑溫煅燒及機(jī)械粉碎。其中，高溫煅燒步驟耗時(shí)較長(zhǎng)，能耗較高，而機(jī)械粉碎中逡逑的多級(jí)粉碎，步驟繁瑣，需要球磨數(shù)十小時(shí)才能獲得尺寸約為數(shù)百納米的顆粒逡逑，生產(chǎn)效率尚待提高［６］，因此，目前該方法還沒(méi)有真正進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。人工合逡逑成ＨＡ是目前較為通用的獲取方法。逡逑１逡逑

ＣＳ－Ｐ２４／ＨＡ邋支架，分別記為邋ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ邋和邋ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ。為邋了研宄逡逑ＣＳ－Ｐ２４／ＨＡ體外緩釋性能，驗(yàn)證支架能否實(shí)現(xiàn)Ｐ２４多肽的長(zhǎng)效緩釋，我們進(jìn)行逡逑了高效液相色譜測(cè)試（ＨＰＬＣ），繪制出Ｐ２４多肽體外釋放曲線。如圖２－３所示，逡逑在體外釋放測(cè)試周期內(nèi)，未觀察到明顯的Ｐ２４多肽突釋現(xiàn)象；ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ和逡逑ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ支架，能夠持續(xù)、穩(wěn)定地釋放Ｐ２４多肽，釋放周期超過(guò)９０天。逡逑此外，ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ和ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ支架中的Ｐ２４多肽釋放特點(diǎn)為線性緩逡逑釋，可根據(jù)零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性擬合（Ｒ２＝０．９９２９；邋Ｒ２＝０．９７５７邋）。逡逑ＣＳ－５°／0Ｐ２４／ＨＡ邋和在邋９０邋天的測(cè)試周期內(nèi)，ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ邋和邋ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ邋兩種逡逑支架材料的Ｐ２４多肽釋放率相似。在每個(gè)測(cè)試時(shí)間點(diǎn)，ＣＳ－Ｉ０％Ｐ２４／ＨＡ支架的逡逑Ｐ２４多肽釋放量略低于ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ支架。與ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ支架相比，逡逑ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ支架具有更高的Ｐ２４含量和較低的Ｐ２４多肽釋放量

ＣＳ－Ｐ２４／ＨＡ支架的細(xì)胞相容性，我們將ｒＢＭ－ＭＳＣｓ接種到ＣＳ／ＨＡ、逡逑ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ和ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ三種支架上，共培養(yǎng)５天后，進(jìn)行掃描電鏡檢逡逑測(cè)（見圖２－４）。低倍ＳＥＭ圖片顯示，ＣＳ－Ｐ２４／ＨＡ支架孔隙豐富，呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)逡逑構(gòu)，孔隙率較高，提示支架材料多孔性能良好。通過(guò)中高倍ＳＥＭ圖片，可觀察逡逑支架微觀形貌，材料表面粗糙，孔壁附著ＨＡ粉末，有利于ｒＢＭ－ＭＳＣｓ細(xì)胞的逡逑粘附，ｒＢＭ－ＭＳＣｓ邋能夠較好地粘附在邋ＣＳ／ＨＡ、ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ邋和邋ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ逡逑材料表面，細(xì)胞呈現(xiàn)飽滿的條索狀形態(tài)。在細(xì)胞和材料共培養(yǎng)５天后，ＣＳ／ＨＡ、逡逑ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ和ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ支架表面均可以觀察到多量的細(xì)胞生長(zhǎng)，證逡逑實(shí)邋ＣＳ／ＨＡ、ＣＳ－５％Ｐ２４／ＨＡ邋和邋ＣＳ－１０％Ｐ２４／ＨＡ邋材料能夠支持邋ｒＢＭ－ＭＳＣｓ邋的粘附逡逑和生長(zhǎng)，提示ＣＳ－Ｐ２４／ＨＡ材料具備良好的細(xì)胞相容性。逡逑３９逡逑

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本文編號(hào)：2784698