殼聚糖磷酸化改性仿生構(gòu)建骨再生材料.pdf

1、依據(jù)生物礦化的有機(jī)基質(zhì)調(diào)控理論，運(yùn)用分子仿生學(xué)和仿生材料化學(xué)技術(shù)，仿生合成新一代骨組織修復(fù)材料。本研究對(duì)天然聚陽離子多糖——?dú)ぞ厶?chitosan，CS)進(jìn)行磷酸化本體改性，合成殼聚糖磷酸酯(phosphorylatedchitosan，PCS)，以PCS為研究工具，構(gòu)建一種CS和PCS組成的聚電解質(zhì)復(fù)合物(polyelectr-olytecomplex，PEC)水凝膠，做為生物礦化的生物大分子模板，調(diào)控磷灰石(hydroxyapat

2、ite，HA)晶體的形成與組裝，仿生合成一種可降解的、可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化的新一代骨組織再生材料。 首先，對(duì)天然聚陽離子多糖——?dú)ぞ厶沁M(jìn)行磷酸化本體改性。殼聚糖的甲黃酸溶液與P2O5反應(yīng)，通過改變P2O5的量和反應(yīng)時(shí)間，獲得不同取代度(degreeofsubstitute，DS)的殼聚糖磷酸酯(PCS)。并把PCS置入模擬體液(simulatedbodyfluid，SBF)中仿生礦化，評(píng)價(jià)PCS對(duì)HA形成的作用；把PCS和其

3、礦化產(chǎn)物與成骨細(xì)胞共同培養(yǎng)，評(píng)價(jià)其細(xì)胞相容性。其次，通過CS聚陽離子和PCS聚陰離子兩溶液直接混合，控制反應(yīng)條件，合成由CS-PCS組成的PEC水凝膠，作為生物礦化的有機(jī)基質(zhì)模板的預(yù)組織形式，模擬骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)特點(diǎn)?！癙EC-HA”水凝膠復(fù)合體與成骨細(xì)胞共同培養(yǎng)，評(píng)價(jià)它的細(xì)胞相容性。最后，把PEC形成技術(shù)和藥物緩釋微囊技術(shù)結(jié)合，把PEC的合成與其對(duì)HA晶體的組裝一步完成，形成類似于骨礦化過程中的基質(zhì)小泡性質(zhì)的“PEC-HA”微囊新型

4、骨組織再生材料。 結(jié)果顯示：PCS可以誘導(dǎo)磷灰石晶體的生成，且其誘導(dǎo)能力與DS有關(guān)系，較高取代度的PCS誘導(dǎo)HA形成的能力反而不如DS相對(duì)低的PCS；PCS不利于成骨細(xì)胞的附著和生長。合成了PEC水凝膠為多等級(jí)孔隙的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大孔的孔徑約5-100μm(平均60μm)，構(gòu)成大孔的壁又有無數(shù)的微孔組成，微孔的孔徑約100～120nm，組成微孔的纖維直徑約0.1～5μm；PEC水凝膠在鈣磷過飽和溶液中，可以誘導(dǎo)HA晶體的形成，調(diào)

5、控HA晶體的形態(tài)和生長，這種“HA-PEC”水凝膠類似于骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)特點(diǎn)：三維的納米復(fù)合水凝膠，含有氨基多糖和HA晶體；在生物學(xué)上，對(duì)成骨細(xì)胞表現(xiàn)了良好的生物相容性。可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化，細(xì)胞在PEC水凝膠內(nèi)呈三維立體生長，體外研究對(duì)成骨細(xì)胞的作用也就優(yōu)于常規(guī)HA生物陶瓷。“PEC-HA”微囊類似于骨礦化過程中的基質(zhì)小泡：大小約幾個(gè)——20微米；在組成上，無機(jī)物的含量占總重量的70％，與骨組織類似，無機(jī)相為低結(jié)晶的含碳酸根的納