殼聚糖磷酸化改性仿生構建骨再生材料.pdf

1、依據(jù)生物礦化的有機基質(zhì)調(diào)控理論，運用分子仿生學和仿生材料化學技術，仿生合成新一代骨組織修復材料。本研究對天然聚陽離子多糖——殼聚糖(chitosan，CS)進行磷酸化本體改性，合成殼聚糖磷酸酯(phosphorylatedchitosan，PCS)，以PCS為研究工具，構建一種CS和PCS組成的聚電解質(zhì)復合物(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、可促進成骨細胞增殖和分化的新一代骨組織再生材料。 首先，對天然聚陽離子多糖——殼聚糖進行磷酸化本體改性。殼聚糖的甲黃酸溶液與P2O5反應，通過改變P2O5的量和反應時間，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，評價PCS對HA形成的作用；把PCS和其

3、礦化產(chǎn)物與成骨細胞共同培養(yǎng)，評價其細胞相容性。其次，通過CS聚陽離子和PCS聚陰離子兩溶液直接混合，控制反應條件，合成由CS-PCS組成的PEC水凝膠，作為生物礦化的有機基質(zhì)模板的預組織形式，模擬骨組織的細胞外基質(zhì)特點?！癙EC-HA”水凝膠復合體與成骨細胞共同培養(yǎng)，評價它的細胞相容性。最后，把PEC形成技術和藥物緩釋微囊技術結合，把PEC的合成與其對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。 結果顯示：PCS可以誘導磷灰石晶體的生成，且其誘導能力與DS有關系，較高取代度的PCS誘導HA形成的能力反而不如DS相對低的PCS；PCS不利于成骨細胞的附著和生長。合成了PEC水凝膠為多等級孔隙的互穿網(wǎng)絡結構，大孔的孔徑約5-100μm(平均60μm)，構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胞外基質(zhì)特點：三維的納米復合水凝膠，含有氨基多糖和HA晶體；在生物學上，對成骨細胞表現(xiàn)了良好的生物相容性?？梢源龠M細胞的增殖和分化，細胞在PEC水凝膠內(nèi)呈三維立體生長，體外研究對成骨細胞的作用也就優(yōu)于常規(guī)HA生物陶瓷?！癙EC-HA”微囊類似于骨礦化過程中的基質(zhì)小泡：大小約幾個——20微米；在組成上，無機物的含量占總重量的70％，與骨組織類似，無機相為低結晶的含碳酸根的納