CPC-PLGA復(fù)合材料構(gòu)建組織工程化骨的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、骨組織工程支架材料是當(dāng)前生物醫(yī)用材料的研究熱點(diǎn)。然而由于支架材料設(shè)計(jì)、制備過程控制以及材料與組織的相互作用機(jī)理方面仍然存在諸多科學(xué)和技術(shù)問題，影響了其工程化應(yīng)用。本研究采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、力學(xué)性能測(cè)試、體外培養(yǎng)及溶血試驗(yàn)等手段，針對(duì)磷酸鈣骨水泥(CPC)/聚乳酸-聚羥基乙酸(PLGA)這一具有良好應(yīng)用前景的支架材料，深入研究了其制備過程中的結(jié)構(gòu)控制和力學(xué)性能，評(píng)估了其生物學(xué)特性，包括體外(in vitro)行為

2、以及與細(xì)胞和組織的作用；然后將支架材料與兔骨髓基質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合，構(gòu)建組織化工程骨，通過X線攝片、組織細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察、微觀分析等手段重點(diǎn)研究了該組織化工程骨在動(dòng)物體內(nèi)與周圍組織和環(huán)境的作用。得到了以下主要結(jié)果：
　　 1)制備出了具有良好力學(xué)性能的CPC-PLGA有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，抗壓強(qiáng)度達(dá)到40.5 MPa，彈性模量在2.5～13.8GPa之間，與人體骨組織的力學(xué)性能基本一致。PLGA的加入，減少了材料內(nèi)部缺陷(孔隙)，抑制了裂

3、紋的擴(kuò)展，因而有助于提高材料的力學(xué)性能。但由于其本身強(qiáng)度較低，PLGA過多的加入量(超過30vol％)，將導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降。
　　 2)所制備的CPC-PLGA復(fù)合材料具有良好的固化性能，初凝時(shí)間在3.5～5 min之間，終凝時(shí)間在11～14 min之間，達(dá)到臨床應(yīng)用要求。固化后的產(chǎn)物主要是羥基磷灰石(Ca5(PO4)3OH，HA)，及少量未反應(yīng)完全的磷酸四鈣(Ca4(PO4)2O，TTCP)。PLGA的加入對(duì)CPC-PLG

4、A復(fù)合材料的固化時(shí)間和最終物相組成無顯著影響。
　　 3)所制備的CPC-PLGA復(fù)合材料在模擬體液中的浸泡7d，表面出現(xiàn)了明顯的生物性磷灰石層，顯示出很好的生物活性。在體液中浸泡的pH值在6.2～8.8之間，對(duì)細(xì)胞的刺激性小。不同濃度的CPC-PLGA復(fù)合材料浸提液對(duì)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞毒性均為1級(jí)，溶血率均<5％。這些結(jié)果都表明材料具有優(yōu)異的生物相容性。此外，PLGA在浸泡過程中會(huì)逐漸降解，為細(xì)胞的長(zhǎng)入提供合適的孔隙，因此，

5、材料還具有很好的骨傳導(dǎo)特性。
　　 4)將骨髓基質(zhì)干細(xì)胞做為種子細(xì)胞，種植于CPC-PLGA支架材料上，細(xì)胞能夠順利生長(zhǎng)、增殖，細(xì)胞與支架材料的粘附良好，成功構(gòu)建了新型的組織工程化骨。
　　 5)組織化工程骨植入動(dòng)物體內(nèi)后，沒有產(chǎn)生明顯的排異反應(yīng)，新骨形成速度快，成骨反應(yīng)顯著，成骨量多。28d時(shí)軟骨細(xì)胞向成骨細(xì)胞發(fā)生明顯形態(tài)改變，形成成熟骨小梁。表明該新型組織工程化骨具有良好的生物相容性和生物活性，能促進(jìn)骨組織生長(zhǎng)，在骨