用于骨組織再生修復(fù)的膠原-HA復(fù)合材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、骨腫瘤和外傷等引起骨缺損發(fā)病率的逐年增加已對(duì)人類健康造成極大的威脅。目前，治療骨缺損一般采用自體骨和異體骨移植的方法，但由于自體骨和異體骨移植存在供體有限、免疫反應(yīng)和傳染病的危險(xiǎn)等。因此，急需開發(fā)人工骨修復(fù)材料用于修復(fù)骨組織的缺損。目前，用于骨組織再生修復(fù)生物材料的研究和臨床應(yīng)用已從第一代生物惰性材料、第二代生物活性材料及生物可降解材料發(fā)展到基于細(xì)胞和分子水平的第三代生物材料。同時(shí)，組織工程、原位組織再生等新理論和新方法的出現(xiàn)為骨缺損的

2、治療帶來(lái)了新技術(shù)，生物活性與生物可降解性結(jié)合的第三代生物材料的研究使應(yīng)用組織工程和原位組織再生方法修復(fù)病缺損組織成為可能。因此，研究開發(fā)新型骨誘導(dǎo)生物活性和生物降解性結(jié)合的骨修復(fù)材料以滿足醫(yī)學(xué)科學(xué)發(fā)展和臨床需要是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域研究的重要方向之一。 本論文模擬天然骨組織的組成和結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建膠原-羥基磷灰石(HA)復(fù)合材料并引入細(xì)胞因子骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)，研制用于原位骨組織再生修復(fù)和骨組織工程的骨誘導(dǎo)生物活性和生物降解性

3、結(jié)合的生物材料。 主要研究結(jié)果如下： 1．膠原-HA復(fù)合骨修復(fù)材料的制備及其理化、生物安全性表征選用生物相容性好的天然膠原、HA為主原料，通過共混、化學(xué)交聯(lián)等過程制備膠原-HA復(fù)合人工骨修復(fù)材料，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和理化性能進(jìn)行了表征，研究了材料與血漿接觸后材料對(duì)血漿蛋白吸附及對(duì)血漿中鈣磷影響，參照GB/T16886醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)材料進(jìn)行了系統(tǒng)的生物安全性評(píng)價(jià)。研究結(jié)果顯示，膠原-HA復(fù)合人工骨修復(fù)材料為非致

4、密多孔狀，可見HA間的膠原纖維，HA均勻分散在膠原纖維中；復(fù)合材料的理化性能和生物安全性符合體內(nèi)植入物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有良好的生物相容性；復(fù)合材料與血漿接觸后，血漿溶液中血漿總蛋白(TP)，纖維蛋白原(FiB)及纖維粘連蛋白(FNC)的降低表明了材料表面有各種蛋白質(zhì)的吸附，材料吸附某些特異性非膠原蛋白，將益于骨組織形成和礦化；血漿溶液中Ca、P值均有增加，與材料表面離子釋放有關(guān)，可參與體內(nèi)代謝，對(duì)骨誘導(dǎo)將會(huì)起到促進(jìn)作用。 2．

5、膠原-HA/BMP復(fù)合材料異位成骨效應(yīng)的研究將BMP與膠原-HA復(fù)合材料通過物理吸附的方法復(fù)合，利用鼠股部肌袋模型，通過組織學(xué)觀察、堿性磷酸酶(ALP)染色以及組織中ALP定量檢測(cè)等手段研究了復(fù)合BMP后材料的異位誘導(dǎo)成骨效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示復(fù)合BMP的膠原-HA復(fù)合材料和HA材料均有異位誘導(dǎo)成骨作用，而未復(fù)合BMP的材料均沒有表現(xiàn)異位誘導(dǎo)成骨作用。 3．膠原-HA/BMP復(fù)合材料修復(fù)節(jié)段性骨缺損及成骨效應(yīng)的研究為進(jìn)一步研究和評(píng)價(jià)

6、研制的骨修復(fù)材料對(duì)骨缺損的修復(fù)能力，將復(fù)合BMP的膠原-HA復(fù)合材料植入兔橈骨10mm骨缺損，通過血生化檢測(cè)、生物力學(xué)測(cè)定、掃描電鏡及組織學(xué)染色分析等手段，觀察了新骨形成及材料的降解規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示膠原-HA復(fù)合材料對(duì)骨缺損有較強(qiáng)的修復(fù)能力，具有良好的可降解吸收性；膠原-HA復(fù)合材料/BMP骨缺損修復(fù)能力大于膠原-HA復(fù)合材料，BMP的加入可有效地促進(jìn)新骨的形成。結(jié)合異位成骨實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，膠原-HA復(fù)合材料可與BMP構(gòu)成優(yōu)良的承載系統(tǒng)

7、，保護(hù)BMP的生物活性，使BMP能在組織局部聚集成較高的濃度，誘導(dǎo)成骨。 4．膠原-HA復(fù)合骨組織工程支架材料及復(fù)合蛋白藥物的釋放特性的研究采用冷凍干燥法制備多孔膠原-HA復(fù)合支架材料用于骨組織工程，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)、性能進(jìn)行了表征；以牛血清白蛋白(BSA)為模型藥物，應(yīng)用離子交聯(lián)法制備載BSA殼聚糖膠體顆粒，并與支架材料復(fù)合，對(duì)膠原-HA骨組織工程支架材料作為生物活性因子釋放載體的體內(nèi)外釋放特性進(jìn)行了研究。現(xiàn)究結(jié)果顯示，制備的