用于眶骨缺損修復的生物活性玻璃-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重并發(fā)癥而日益引起人們的高度重視。而傳統(tǒng)修復骨缺損的方法—自體或異體骨移植，由于來源受限、易發(fā)生排異反應等使眶骨缺損的臨床治療受到限制。近年來，人工合成骨替代生物材料由于其良好的生物相容性、力學性能以及骨傳導性、骨誘導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象，通過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/高分子聚合物復合的三維多孔支架材料。通過對該支架的理化性能、體外藥物釋放行為及酶促降解行為的研究;以及通過小鼠顱頂骨前成骨細胞(MC3T3-E1細胞)評價該復合支架的體外細胞相容性，探索該復合支架在眶骨修復治療方面的潛在應用價值。
　　方法：
　　首先通過模板復制法和高溫燒結(jié)得到45S5生物活性玻璃(45S5 BG)支架，然后通過表面涂層和化學交聯(lián)的方法對45S5 BG支架進行改性，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)三維復合多孔支架。通過掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)等表征手段對支架的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及化學組成進行分析，來驗證復合支架的成功制備;通過紫外分光光度計考察復合支架材料的藥物釋放行為;通過溶菌酶降解實驗研究45S5 BG/CS-PVP、45S5BG/G-CS-PVP復合支架的降解

4、行為;選擇小鼠顱頂骨前成骨細胞(MC3T3-E1細胞)作為體外細胞相容性的評價對象，通過CCK-8、SEM、活死細胞染色以及激光共聚焦顯微鏡(LSCM)等表征手段對細胞的粘附增殖、細胞形貌與分布及細胞骨架結(jié)構(gòu)等不同方面進行評價。
　　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95％，通過茚三酮實驗及甘氨酸標準曲線得到交聯(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、過程，而45S5 BG/G-CS-PVP支架則表現(xiàn)出可控的緩慢的長達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程中，從兩者2d和7d的失重率對比的柱狀圖可以看出，45S5 BG/G-CS-PVP支架具有相對更加緩慢的降解速率，說明京尼平的交聯(lián)在一定程度上阻止了CS的降解。
　　5.細胞相容性檢測
　　1)CCK-8結(jié)果<

7、br>　　用支架的浸提液分別培養(yǎng)MC3T3-E1細胞1d、3d和5d后，通過CCK-8檢測發(fā)現(xiàn)，45S5 BG和45S5 BG/G-CS-PVP組的細胞存活率明顯高于45S5BG/CS-PVP組，并且45S5 BG/G-CS-PVP組具有和45S5 BG組相似的細胞存活率，說明45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的細胞相容性。
　　2)SEM結(jié)果
　　在MC3T3-E1細胞與支架共同培養(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，前兩種支架上細胞的伸展性較好，并且培養(yǎng)到7d時，這兩種支架上鄰近的細胞間交互連接成片，表明45S5 BG/G-CS-PVP與45S5 BG支架均具有良好的細胞相容性，與CCK-8的結(jié)果相一致。
　　3)活死細胞熒光染色及LSCM結(jié)果
　　活死細胞染色與LSCM結(jié)果均顯示MC3T3-E1細胞在三種支架浸提液中培養(yǎng)1d、3d和5

9、d后生長良好并且增殖明顯。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，LSCM可見細胞存在大量微絲，細胞邊緣伸出明顯細長的絲狀偽足。實驗結(jié)果與CCK-8及SEM均一致，表明所制備的45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的細胞相容性。
　　結(jié)論：
　　本研究首先通過模板復制法和高溫燒結(jié)技術制備了45S5 BG支架，通過對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);通過與MC3T3-E1細胞的共培養(yǎng)，研究發(fā)現(xiàn)45S5BG/G-CS-PVP支架具有良好的細胞相容性，可以促進細胞的粘附與生長。此外，45S5 BG/G-CS-PVP支架具有可控的藥物緩釋行為，釋放時間長達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