絲素蛋白-羥基磷灰石骨材料的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計及骨誘導(dǎo)性能調(diào)控研究.pdf

1、由于創(chuàng)傷、感染以及發(fā)育異常等原因?qū)е碌拇竺娣e骨缺損的修復(fù)在臨床治療上仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前常用的自體和異體移植治療方法都存在不同程度的問題。組織工程的出現(xiàn)為骨缺損修復(fù)的治療提供了新的選擇方法。構(gòu)建生物特性與正常骨相似的組織工程骨是目前骨組織工程研究的熱點。羥基磷灰石的組成與人體骨的無機成分相似。尤其是納米級羥基磷灰石，因具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和骨再生性，被廣泛應(yīng)用于骨組織工程領(lǐng)域。但目前的納米級羥基磷灰石存在尺寸均一性和水分散性

2、較差的問題，限制了其在骨組織工程中的應(yīng)用。從仿生礦化的角度出發(fā)，利用納米技術(shù)，制備水分散性優(yōu)良的納米羥基磷灰石，構(gòu)建新型實用的骨組織修復(fù)材料，有望推動骨組織工程的發(fā)展。
　　絲素蛋白由于其獨特的機械性能、生物相容性和緩慢的降解性，受到越來越多的關(guān)注，成為骨組織工程的基質(zhì)材料。本文首先以尺寸均一的絲素蛋白納米顆粒為模板仿生礦化制備納米級羥基磷灰石，通過調(diào)控工藝參數(shù)，獲得尺寸均一，能在水中穩(wěn)定分散、具有核殼結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/絲素蛋白納

3、米顆粒，并研究發(fā)現(xiàn)了絲素蛋白包覆層對穩(wěn)定納米顆粒的關(guān)鍵作用。隨后，將此納米顆粒直接分散在絲素蛋白溶液中形成均一的絲素蛋白與羥基磷灰石混合物，經(jīng)過冷凍干燥制備絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架。與已有報道的絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架相比，本研究所制備的復(fù)合支架不僅具有更高的羥基磷灰石含量，同時實現(xiàn)了羥基磷灰石納米顆粒在納米尺度的均勻分布，以及力學強度的顯著提高。體外細胞實驗結(jié)果表明，在不添加成骨生長因子的情況下，復(fù)合支架中羥基磷灰石的含量和分

4、布影響骨髓間充質(zhì)干細胞的生長和成骨分化能力。納米顆粒含量高且分布均勻的絲素蛋白復(fù)合支架能夠提供更適宜的環(huán)境，顯著提高間充質(zhì)干細胞的生長和成骨分化能力。
　　與此同時，利用上述具有核殼結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/絲素蛋白納米顆粒作為載體,成功加載骨生長因子骨形態(tài)蛋白2（BMP-2），并實現(xiàn)了因子的可控釋放。BMP-2加載率高達99.6％，可穩(wěn)定釋放21天以上，沒有出現(xiàn)“突釋”現(xiàn)象。細胞實驗結(jié)果表明同原有體系相比，現(xiàn)有的控釋體系能夠更好地促進間

5、充質(zhì)干細胞的生長和向成骨細胞的分化。隨后，將BMP-2控釋體系同絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合支架制備技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建能夠可控釋放BMP-2，且羥基磷灰石均勻分布的復(fù)合支架體系，以構(gòu)建適合骨修復(fù)的微環(huán)境。同不含BMP-2的復(fù)合支架相比，上述體系不僅獲得了更好的成骨分化效果，同時還通過調(diào)控BMP-2的釋放行為實現(xiàn)了干細胞向成骨細胞分化能力的優(yōu)化。動物實驗結(jié)果進一步表明，同原有加載BMP-2的絲素蛋白基支架相比，該復(fù)合支架顯示出更好地誘導(dǎo)骨再生的能