可注射性聚乳酸細(xì)胞微載體-殼聚糖水凝膠復(fù)合支架的構(gòu)建.pdf

1、本文構(gòu)建了組織工程中可注射性聚乳酸細(xì)胞微載體/殼聚糖凝膠復(fù)合支架。首先，制備了聚乳酸微球，并對其表面進(jìn)行修飾，得到具良好細(xì)胞相容性的細(xì)胞微載體；其次，制備了可聚合的水溶性殼聚糖，可在溫和條件下交聯(lián)形成殼聚糖水凝膠；最后，將細(xì)胞微載體與殼聚糖凝膠復(fù)合形成新型的可注射性支架。 采用乳化溶劑揮發(fā)法制備了聚乳酸微球。通過調(diào)節(jié)攪拌速度、聚乳酸濃度和分散劑濃度，獲得了不同粒徑及粒徑分布的聚乳酸微球。在此基礎(chǔ)上，采用乳化溶劑揮發(fā)法和液致相分離

2、相結(jié)合制備了聚乳酸多孔微球。它的表面存在大量的小孔，內(nèi)部為不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)攪拌速度、不良溶劑/良溶劑比、聚乳酸濃度和分散劑濃度，不僅能控制多孔微球的粒徑及粒徑分布，還能控制多孔微球內(nèi)部孔徑的大小。其內(nèi)部平均孔徑最大可達(dá)30μm。 以180～280μm的聚乳酸微球為模板，采用胺解和接枝涂層技術(shù)相結(jié)合的方法，在聚乳酸微球表面固定生物大分子，如膠原和殼聚糖，以提高細(xì)胞相容性。胺解過程中，微球重量隨胺解時間的延長而線性下降，而

3、微球表面的自由氨基隨胺解時間的延長，先增加后恒定在一穩(wěn)定值。采用戊二醛為偶聯(lián)劑，將膠原和殼聚糖接枝涂層在聚乳酸微球表面。膠原和殼聚糖的固定量均隨自由氨基含量的增加而增大。體外軟骨細(xì)胞實驗表明，與未改性的聚乳酸微球相比較，膠原涂層和殼聚糖涂層聚乳酸微球的細(xì)胞相容性都得到提高，且前者優(yōu)于后者。 以碳化二亞胺為縮合劑，將甲基丙烯酸和乳酸依次接枝在殼聚糖分子鏈上，獲得了可聚合的水溶性殼聚糖(CML)。采用FTIR、1HNMR以及元素分析

4、證明了甲基丙烯酸(MA)和乳酸(LA)在殼聚糖分子鏈上的接枝。且二者的接枝量可由碳化二亞胺的加入量進(jìn)行控制。殼聚糖衍生物(含23％MA和52％LA)在pH值為9時才發(fā)生沉淀。衍生物水溶液的粘度也較低，1％時，粘度只有～40cp(50rpm)。 在氧化還原引發(fā)體系過硫酸銨與四甲基乙二胺作用下，殼聚糖衍生物交聯(lián)形成殼聚糖水凝膠。熒光探針芘檢測結(jié)果表明交聯(lián)反應(yīng)速率主要依賴于引發(fā)劑的濃度，而對大分子單體濃度依賴性較小。其凝膠時問隨著引發(fā)

5、劑濃度的增加而下降，隨溫度的升高而減少。當(dāng)引發(fā)劑濃度為5mM時，1％CML在25℃和37℃下的凝膠時間分別為～20min和5.5min。平衡溶脹比隨引發(fā)劑濃度的增加先下降后不變，對離子濃度的變化非常敏感，在培養(yǎng)基和PBS中的平衡溶脹比只有在水中的1/3左右。殼聚糖水凝膠的降解與交聯(lián)度有關(guān)，且對溶菌酶比較敏感。在1mg/ml的溶菌酶/PBS溶液中，水凝膠(CML-I5)8天內(nèi)就完全降解。但凝膠的彈性模量遠(yuǎn)低于正常軟骨的彈性模量。

6、細(xì)胞毒性試驗表明殼聚糖水凝膠的細(xì)胞毒性主要來自引發(fā)劑。隨著細(xì)胞種植量的增加，水凝膠的細(xì)胞毒性下降至無細(xì)胞毒性；而引發(fā)劑濃度增加，細(xì)胞毒性增大。3T3和軟骨細(xì)胞的包覆試驗表明殼聚糖水凝膠具有較好的細(xì)胞相容性。在凝膠中，球形的軟骨細(xì)胞活性隨時間的延長先增加后下降，細(xì)胞在凝膠內(nèi)不增殖。但細(xì)胞的存在能加速殼聚糖水凝膠的降解。體內(nèi)試驗表明殼聚糖水凝膠具有較好的組織相容性。殼聚糖水凝膠體系能實現(xiàn)可注射性和原位凝膠化。殼聚糖凝膠在體內(nèi)主要引起伴隨短暫

7、、局灶性炎癥的異物反應(yīng)，無組織壞死和惡性感染。殼聚糖水凝膠體系具有組織工程中可注射和原位成型支架的應(yīng)用前景 為確保微載體能懸浮在凝膠前驅(qū)物中，采用魔芋葡甘聚糖(KGM)作為增稠劑提高殼聚糖衍生物溶液的粘度。凝膠時間和流變實驗等表明0.6％KGM添加量不僅可以滿足聚乳酸微載體在凝膠前驅(qū)物中的懸浮要求，而且能提高凝膠體系的強(qiáng)度，并不影響凝膠的凝膠化過程及穩(wěn)定性。 將微載體先與上述0.6％魔芋葡甘聚糖/CML凝膠的前驅(qū)物復(fù)合，

8、然后混合液在引發(fā)體系作用下凝膠成型。微載體/凝膠復(fù)合物的彈性模量隨著微載體加入量的增加而增大。微載體加入量為5％時較好，其彈性模量為0.12MPa～1.15MPa，接近于正常軟骨值，且穩(wěn)定性較好。體外軟骨細(xì)胞培養(yǎng)表明細(xì)胞在微載體/凝膠復(fù)合支架中能夠生長和增殖。細(xì)胞活性隨著培養(yǎng)時間的延長而增加，而后保持不變。軟骨細(xì)胞在凝膠內(nèi)為球形，而在微載體表面呈鋪展的多邊形。凝膠中軟骨細(xì)胞會向表面具良好細(xì)胞相容性的聚乳酸微載體表面遷移，鋪展和增殖。微載