用于眶骨缺損修復(fù)的生物活性玻璃-高分子三維支架的研究.pdf

1、目的：
　　外傷、腫瘤侵犯、先天畸形等原因造成的眶骨骨折、缺損，由于其易造成眼球移位、眼眶變形甚至視功能障礙等嚴(yán)重并發(fā)癥而日益引起人們的高度重視。而傳統(tǒng)修復(fù)骨缺損的方法—自體或異體骨移植，由于來(lái)源受限、易發(fā)生排異反應(yīng)等使眶骨缺損的臨床治療受到限制。近年來(lái)，人工合成骨替代生物材料由于其良好的生物相容性、力學(xué)性能以及骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)性而受到研究者們的青睞。本研究以生物活性玻璃作為研究對(duì)象，通過(guò)引入高分子聚合物及生物交聯(lián)劑，制備一種新型

2、的生物活性玻璃/高分子聚合物復(fù)合的三維多孔支架材料。通過(guò)對(duì)該支架的理化性能、體外藥物釋放行為及酶促降解行為的研究;以及通過(guò)小鼠顱頂骨前成骨細(xì)胞(MC3T3-E1細(xì)胞)評(píng)價(jià)該復(fù)合支架的體外細(xì)胞相容性，探索該復(fù)合支架在眶骨修復(fù)治療方面的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　方法：
　　首先通過(guò)模板復(fù)制法和高溫?zé)Y(jié)得到45S5生物活性玻璃(45S5 BG)支架，然后通過(guò)表面涂層和化學(xué)交聯(lián)的方法對(duì)45S5 BG支架進(jìn)行改性，分別制得45S5生物活性玻

3、璃/殼聚糖-聚乙烯吡咯烷酮(45S5 BG/CS-PVP)和45S5生物活性玻璃/京尼平-殼聚糖-聚乙烯吡咯烷酮(45S5 BG/G-CS-PVP)三維復(fù)合多孔支架。通過(guò)掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)等表征手段對(duì)支架的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及化學(xué)組成進(jìn)行分析，來(lái)驗(yàn)證復(fù)合支架的成功制備;通過(guò)紫外分光光度計(jì)考察復(fù)合支架材料的藥物釋放行為;通過(guò)溶菌酶降解實(shí)驗(yàn)研究45S5 BG/CS-PVP、45S5BG/G-CS-PVP復(fù)合支架的降解

4、行為;選擇小鼠顱頂骨前成骨細(xì)胞(MC3T3-E1細(xì)胞)作為體外細(xì)胞相容性的評(píng)價(jià)對(duì)象，通過(guò)CCK-8、SEM、活死細(xì)胞染色以及激光共聚焦顯微鏡(LSCM)等表征手段對(duì)細(xì)胞的粘附增殖、細(xì)胞形貌與分布及細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)等不同方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　結(jié)果：
　　1.孔隙率及交聯(lián)度
　　模板法制備的45S5 BG支架孔隙率高達(dá)95％，通過(guò)茚三酮實(shí)驗(yàn)及甘氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線得到交聯(lián)度約為20％。
　　2.SEM、FTIR表征
　　從S

5、EM、FTIR的表征結(jié)果來(lái)看，45S5 BG、45S5 BG/CS-PVP和45S5BG/G-CS-PVP支架成功制備。并且從SEM結(jié)果可以看出，45S5 BG支架具有三維的、開(kāi)放的、相互貫通的多孔結(jié)構(gòu)，微孔直徑大約在200～700μm之間，這種結(jié)構(gòu)將有利于細(xì)胞的粘附與增殖。
　　3.體外藥物釋放行為
　　從藥物釋放曲線可以看出，45S5 BG支架和45S5 BG/CS-PVP支架分別在24h和48 h就已經(jīng)完成了其全部釋放

6、過(guò)程，而45S5 BG/G-CS-PVP支架則表現(xiàn)出可控的緩慢的長(zhǎng)達(dá)7d的藥物釋放行為。
　　4.體外酶促降解行為
　　在45S5 BG/CS-PVP和45S5 BG/G-CS-PVP支架的體外酶促降解過(guò)程中，從兩者2d和7d的失重率對(duì)比的柱狀圖可以看出，45S5 BG/G-CS-PVP支架具有相對(duì)更加緩慢的降解速率，說(shuō)明京尼平的交聯(lián)在一定程度上阻止了CS的降解。
　　5.細(xì)胞相容性檢測(cè)
　　1)CCK-8結(jié)果<

7、br>　　用支架的浸提液分別培養(yǎng)MC3T3-E1細(xì)胞1d、3d和5d后，通過(guò)CCK-8檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，45S5 BG和45S5 BG/G-CS-PVP組的細(xì)胞存活率明顯高于45S5BG/CS-PVP組，并且45S5 BG/G-CS-PVP組具有和45S5 BG組相似的細(xì)胞存活率，說(shuō)明45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的細(xì)胞相容性。
　　2)SEM結(jié)果
　　在MC3T3-E1細(xì)胞與支架共同培養(yǎng)4d和7d后，SEM可以發(fā)現(xiàn)培

8、養(yǎng)4d后，45S5 BG/G-CS-PVP、45S5 BG支架與45S5 BG/CS-PVP支架相比，前兩種支架上細(xì)胞的伸展性較好，并且培養(yǎng)到7d時(shí)，這兩種支架上鄰近的細(xì)胞間交互連接成片，表明45S5 BG/G-CS-PVP與45S5 BG支架均具有良好的細(xì)胞相容性，與CCK-8的結(jié)果相一致。
　　3)活死細(xì)胞熒光染色及LSCM結(jié)果
　　活死細(xì)胞染色與LSCM結(jié)果均顯示MC3T3-E1細(xì)胞在三種支架浸提液中培養(yǎng)1d、3d和5

9、d后生長(zhǎng)良好并且增殖明顯。但45S5 BG/G-CS-PVP與45S5 BG支架組明顯優(yōu)于45S5 BG/CS-PVP支架組。同時(shí)，LSCM可見(jiàn)細(xì)胞存在大量微絲，細(xì)胞邊緣伸出明顯細(xì)長(zhǎng)的絲狀偽足。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CCK-8及SEM均一致，表明所制備的45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的細(xì)胞相容性。
　　結(jié)論：
　　本研究首先通過(guò)模板復(fù)制法和高溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備了45S5 BG支架，通過(guò)對(duì)45S5 BG支架涂層G-CS-PVP溶

10、液制備得到45S5 BG/G-CS-PVP三維支架。所制備的支架具有良好的多孔結(jié)構(gòu);通過(guò)與MC3T3-E1細(xì)胞的共培養(yǎng)，研究發(fā)現(xiàn)45S5BG/G-CS-PVP支架具有良好的細(xì)胞相容性，可以促進(jìn)細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)。此外，45S5 BG/G-CS-PVP支架具有可控的藥物緩釋行為，釋放時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7天，使該支架作為藥物載體植入體內(nèi)發(fā)揮抗感染、免疫抑制等作用成為可能。該支架在溶菌酶溶液中的降解速率由于京尼平與殼聚糖的交聯(lián)而明顯減慢，避免了因聚合物降