生物活性骨組織工程支架的仿生制備及生物分子調(diào)控作用研究.pdf

1、本研究采用冷凍干燥、納米合成及仿生礦化技術，以生物活性玻璃(BG)、膠原蛋白(COL)、透明質(zhì)酸(HYA)、磷酸絲氨酸(PS)為主要成分，仿生制備生物活性骨組織工程支架，并對其理化性能、礦化特點、與細胞的相互作用及體內(nèi)的骨修復性能等進行系統(tǒng)研究，具體闡述如下： 1.膠原在體外過飽和鈣化液中的仿生礦化實驗表明，膠原調(diào)控礦化生成的礦物相為片狀、低結晶度的碳酸羥基磷灰石。碳酸羥基磷灰石晶體在膠原的反應成核位點通過化學鍵合作用進行自組裝

2、，這種自組裝結構受膠原大分子與羥基磷灰石晶體之間的相互反應以及膠原分子的微組裝能力誘導。 2.膠原的交聯(lián)研究表明，交聯(lián)可有效改善膠原作為組織工程材料的生物學和物理性能。當1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺濃度為2mg/ml時，膠原具有最大交聯(lián)程度，其結構更加緊密有序，熱穩(wěn)定性、結構穩(wěn)定性以及抵抗降解能力顯著增強。 3.以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺/N-羥基琥珀酰亞胺為交聯(lián)劑，采用冷凍干燥和

3、納米合成技術制備出高孔隙率、高濕態(tài)力學性能及形態(tài)穩(wěn)定性的仿生型BG-COL-HYA-PS生物活性骨組織工程支架。在模擬生理溶液中的體外生物礦化研究表明，膠原蛋白、透明質(zhì)酸、磷酸絲氨酸生物分子可在調(diào)控礦化方面起到重要作用。生物分子中的羧基和磷酸根基團是促進和調(diào)控礦化的有利基團，它們對溶液中鈣、磷離子的親和力構成了礦化機制的基礎，并調(diào)控著礦物的成核、定向、尺寸以及生長速率。膠原不能完成基質(zhì)礦化的全部功能，磷酸絲氨酸和透明質(zhì)酸是膠原內(nèi)礦物沉積

4、的重要引發(fā)劑。 4.細胞-生物活性骨組織工程支架的相互作用研究表明，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架容易被細胞識別并接受為“自體”細胞外基質(zhì)，細胞在材料的調(diào)控作用下發(fā)生黏附、生長、遷移并按自身規(guī)律完成周期演變。在培養(yǎng)過程中，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架可以起到類似細胞外基質(zhì)的模板調(diào)控作用生成碳酸羥基磷灰石類骨礦物；體內(nèi)動物實驗表明，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架植入體內(nèi)3個月