負(fù)載氨基葡萄糖的光交聯(lián)明膠水凝膠性質(zhì)研究.pdf

1、骨關(guān)節(jié)炎是一類由于年齡增加、關(guān)節(jié)勞損或創(chuàng)傷等諸多因素引起的關(guān)節(jié)軟骨退行性病變。基于可注射水凝膠的組織工程技術(shù)利用細(xì)胞與生物材料的三維空間復(fù)合體對病損組織進(jìn)行形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的重建，為關(guān)節(jié)炎的治療提供了新的思路。水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于干細(xì)胞向軟骨方向分化，同時可以作為藥物載體實現(xiàn)對骨關(guān)節(jié)炎治療藥物的原位輸送和定量釋放。
　　在本課題中，利用關(guān)節(jié)軟骨主要成分膠原蛋白的水解產(chǎn)物明膠作為水凝膠的基底材料，通過對明膠分子和氨基葡萄糖分子

2、的化學(xué)改性，將氨基葡萄糖分子以共價交聯(lián)的方式負(fù)載到光交聯(lián)明膠水凝膠體系中，并進(jìn)一步研究了光交聯(lián)明膠水凝膠的理化性質(zhì)、氨基葡萄糖的釋放特性以及該體系的生物相容性。所取得的研究成果具體包括如下幾個方面:
　　1.通過丙烯?；姆椒?，在明膠分子和氨基葡萄糖分子中引入雙鍵結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)紫外光照射可控的丙烯酰氨基葡萄糖(AGA)分子與甲基丙烯酰胺基明膠(GelMA)分子的共價交聯(lián)和水凝膠制備。通過對光交聯(lián)GelMA-AGA水凝膠理化性質(zhì)的測試和

3、分析，證明體系中AGA含量的增加能在反應(yīng)中釋放更多的自由基，增加交聯(lián)反應(yīng)的活性和深度，使水凝膠形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而驗證了該光交聯(lián)水凝膠體系的反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元。
　　2.建立了以氨基柱作為分離柱，以乙腈/磷酸鹽緩沖液作為流動相，以194nm紫外光進(jìn)行檢測的高效液相色譜(HPLC)定量測量氨基葡萄糖及其衍生物的方法，該方法具有良好的專屬性、線性度、準(zhǔn)確性、萃取回收率和穩(wěn)定性。利用該方法對光交聯(lián)明膠水凝膠體系中氨基葡萄糖

4、和AGA的釋放特征進(jìn)行了檢測和比較，結(jié)果表明，共價交聯(lián)的AGA在光交聯(lián)水凝膠體系中的釋放速率要遠(yuǎn)低于物理包裹的氨基葡萄糖，并且AGA的釋放量隨GelMA濃度增加而增加。通過對相關(guān)體積溶脹曲線和降解曲線的測定，進(jìn)一步研究了同濃度AGA的條件下，GelMA濃度與該光交聯(lián)水凝膠體系交聯(lián)度的關(guān)系。
　　3.論文評價了負(fù)載氨基葡萄糖的光交聯(lián)明膠水凝膠的細(xì)胞相容性。研究了水凝膠體系中各類成分及其釋放產(chǎn)物對細(xì)胞活性的影響，比較了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

5、(BMSCs)在不同AGA含量光交聯(lián)水凝膠表面的粘附和生長情況，以及其在光交聯(lián)水凝膠內(nèi)部三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的生長狀態(tài)和細(xì)胞活性。結(jié)果表明，對氨基葡萄糖分子進(jìn)行化學(xué)修飾并改變其在光交聯(lián)水凝膠中的釋放方式，能夠提高其細(xì)胞相容性，減少細(xì)胞的凋亡。BMSCs在AGA含量較高的光交聯(lián)明膠水凝膠表面具有更好的粘附狀態(tài)，形態(tài)更加鋪展。在AGA含量增加使水凝膠硬度增大的條件下，三維水凝膠體系中的BMSCs也能保持較好的活性。
　　本研究工作的創(chuàng)新性在

6、于:1）將明膠和氨基葡萄糖通過光交聯(lián)聚合的方法制備成為與關(guān)節(jié)軟骨組成相似的可注射水凝膠體系。2）驗證了小分子AGA在紫外光照下產(chǎn)生的更多高活性自由基使水凝膠交聯(lián)聚合度增加的理論，提出AGA在光交聯(lián)體系中具有交聯(lián)劑的功能。3）建立了無需柱前衍生化的HPLC結(jié)合紫外光檢測氨基葡萄糖及其衍生物含量的方法，并測定了氨基葡萄糖及其衍生物在明膠水凝膠中的釋放性質(zhì)，為GelMA-AGA水凝膠在關(guān)節(jié)內(nèi)原位釋放治療關(guān)節(jié)炎打下了基礎(chǔ)。
　　綜上所述，