多功能羥基磷灰石復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、人工關節(jié)置換術(shù)假體深部感染和假體無菌性松動是導致手術(shù)失敗的主要原因，在假體植入前，于植入骨床內(nèi)涂布負載抗感染和促進成骨作用的復合材料可望成為有效的治療手段。羥基磷灰石（HAP）成分與天然骨組織相似、具有良好的骨傳導性和生物相容性，已被應用于骨組織藥物載體及骨填充等生物醫(yī)學領域。海藻酸鈉和明膠都具有良好的生物相容性，被廣泛應用于組織工程領域。注射用鹽酸萬古霉素（VAN）為窄譜抗生素，對革蘭氏陽性菌（如St.aureus）具有很強的抗菌效果

2、。重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(rhBMP-2)在骨形成與骨修復過程中，對成骨細胞和軟骨細胞的增殖分化具有良好的調(diào)節(jié)作用。
　　 本研究課題選用球形納米HAP作為藥物載體，對具有抗感染作用的VAN和促進成骨作用的rhBMP-2進行負載和緩釋，并將其與具有粘結(jié)作用的氧化海藻酸鈉/明膠進行復合制成多功能羥基磷灰石復合材料，并對其體內(nèi)外生物相容性及抗菌性能進行研究。旨在設計并制備一種具有持續(xù)抗菌性，并能促進成骨作用的醫(yī)用復合材料，該復合材

3、料可望用于人工關節(jié)置換及骨組織工程。主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:
　　 (1)羥基磷灰石顆粒的制備及緩釋性能研究。采用絲膠調(diào)控、冷凍干燥及馬弗爐燒結(jié)法成功制備了nHAP納米顆粒，通過X-射線粉末衍射儀、透射電鏡和比表面積孔徑分析儀對其形貌、孔徑、比表面積和孔隙率進行表征和分析，結(jié)果顯示，該顆粒形貌近球形，粒徑在37nm左右，孔徑、孔隙率和比表面積分別為11.72576nm、51.76％和67.8154m2g-1。采用原核表達體系

4、提取rhBMP-2蛋白，SDS-PAGE電泳觀察到有約18kD的蛋白條帶，BCA蛋白濃度測定試劑盒測定復性后蛋白濃度約為200μg/mL。分別采用室溫真空吸附法和37℃靜置吸附法實現(xiàn)了顆粒對VAN和rhBMP-2蛋白的負載，研究了負載率隨吸附液中藥物量及吸附時間的變化規(guī)律，以及緩釋性能。實驗結(jié)果表明，當吸附時間為24h，VAN的吸附率最佳，且不受吸附液中VAN量的影響，藥物緩釋呈現(xiàn)先快后慢的特點，最長釋放時間可達15d;當吸附液中rhB

5、MP-2量大于200μg，吸附時間為12h時，其吸附率最佳，藥物緩釋呈現(xiàn)先慢后快的特點，總的釋放時間為7天。
　　 (2)氧化海藻酸鈉(OSA)/明膠(GT)復合材料的制備及性能研究。采用高碘酸鈉氧化法成功制備了OSA，通過鹽酸羥胺-電位滴定法測得其醛基濃度和氧化度分別為5.4909±0.0084mmol/g和54.39±0.083％。室溫及硼砂作用下，成功將OSA與GT進行交聯(lián)，通過流變學對其粘度和凝膠時間的比較，得出10％O

6、SA和15％GT最佳體積比為1∶2和1∶3。OSA/GT復合材料浸出液細胞毒性實驗表明，兩體系復合材料對細胞均無明顯毒性，細胞粘附實驗表明，1∶2體系復合材料更有利于細胞的粘附，性能良好。隨后實驗選用10％OSA和15％GT體積比為1∶2的體系。
　　 (3)多功能羥基磷灰石復合材料的制備及其性能研究。通過載藥顆粒的不同配比，成功制備了VAN-nHAP/OSA/GT、rhBMP-2-nHAP/OSA/GT、VAN-rhBMP-2

7、-nHAP/OSA/GT和nHAP/OSA/GT四種復合材料。體外抗菌實驗得出，該復合材料可在體外持續(xù)抗菌;利用MG-63細胞研究復合材料在體外對細胞增殖、分化的影響。構(gòu)建SD大鼠顱骨缺損模型，體內(nèi)觀察復合材料抗炎及促骨作用。體外實驗結(jié)果表明，rhBMP-2蛋白的負載可促進細胞的增殖和分化，VAN的負載不影響rhBMP-2對細胞增殖及分化的作用。體內(nèi)實驗結(jié)果表明該復合材料能在體內(nèi)起到抗感染，促進新血管和新骨的形成。
　　 綜上所