骨修復(fù)用電紡纖維支架的制備與性能研究.pdf

1、隨著組織工程和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，組織工程材料為臨床上骨缺損或衰竭的修復(fù)和治療提供了希望。近年來(lái)，對(duì)骨組織工程支架的研究受到了廣泛關(guān)注。針對(duì)骨組織的特點(diǎn)，將生物活性陶瓷材料引入聚合物基體形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，能有效地模擬骨的化學(xué)成分，以提高其生物活性；同時(shí)，結(jié)構(gòu)高度仿生化的納米纖維支架有望對(duì)骨細(xì)胞的生長(zhǎng)產(chǎn)生刺激，從而誘導(dǎo)骨的形成。所以，設(shè)計(jì)和制備聚合物/生物活性陶瓷納米復(fù)合纖維，有望為骨組織工程提供必需的支架材料。
　　 在本課題組以前的工

2、作基礎(chǔ)上，本文制備并研究了聚(乳酸-羥基乙酸)/羥基磷灰石(PLGA/HA)復(fù)合纖維支架的生物相容性。將自制的顆粒狀納米羥基磷灰石(HAp)與市售的針狀羥基磷灰石(aHA)分別與PLGA溶液混合，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備了多孔網(wǎng)狀且孔間連通的PLGA/HAp和PLGA/aHA復(fù)合納米纖維膜支架。HAp和aHA能均勻地分散在PLGA中，且HAp的復(fù)合更有效地提高了PLGA纖維在模擬體液中的生物礦化性能。將新生小鼠顱骨源性的成骨樣細(xì)胞系(MC3

3、T3-E1細(xì)胞)培養(yǎng)在纖維支架上，支架能有效地維持細(xì)胞的活性并促進(jìn)其增殖，但細(xì)胞在PLGA/HAp纖維膜上的形態(tài)更為鋪展，分泌了更多的堿性磷酸酶(ALP)，表明該類(lèi)PLGA/HAp復(fù)合纖維膜具有更強(qiáng)的成骨活性。
　　 通過(guò)模擬天然骨中膠原和羥基磷灰石的礦化自組裝過(guò)程，制備了PLGA/膠原/HA復(fù)合纖維膜支架。利用等離子體處理提高了PLGA纖維的親水性，使得膠原有效地涂層修飾在表面。修飾后的PLGA/膠原纖維能在模擬體液中生物礦化

4、，礦物顆粒先在纖維表面成核再逐漸長(zhǎng)大至絨球狀的晶體，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)甚至覆蓋了纖維膜表面。通過(guò)X-射線(xiàn)能譜(EDS)、紅外光譜(FTIR)對(duì)其化學(xué)成分的分析及X-射線(xiàn)衍射能譜(XRD)和透射電鏡(TEM)的晶型判斷，證實(shí)了礦物顆粒是由HA晶體構(gòu)成的聚集體。礦化制備的復(fù)合纖維膜的力學(xué)性能得到了改善。MC3T3-E1成骨細(xì)胞的體外培養(yǎng)表明，膠原改性纖維膜和沉積HA的復(fù)合纖維膜均能維持細(xì)胞的活性，且有利于細(xì)胞的鋪展生長(zhǎng)；尤其是礦化復(fù)合纖維膜上的

5、細(xì)胞在培養(yǎng)14d后表達(dá)了更高的ALP活性，說(shuō)明其具有較強(qiáng)的維持成骨細(xì)胞表型的能力。這種高度仿生化的復(fù)合纖維有望成為骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)中理想的活性支架。
　　 針對(duì)纖維支架因纖維致密堆積而孔徑偏小的問(wèn)題，用不同方法探索了制備雙孔型纖維膜的可行性。發(fā)現(xiàn)將PLGA纖維與氯化鈉(NaCl)顆粒在電紡過(guò)程中共混摻雜再將NaCl瀝濾的方法，可以制備具有大孔結(jié)構(gòu)的納米纖維膜。再進(jìn)一步通過(guò)膠原改性和礦化技術(shù)，可獲得雙孔型PLGA/膠原/HA復(fù)