載Dex的形狀記憶型nHAp-PLMC復合纖維的制備與成骨性能評價.pdf

1、通過仿生方法構建生物材料支架實現(xiàn)對各種傷病骨組織的再生性修復是目前組織工程和再生醫(yī)學的研究熱點之一。骨組織是由多種類型的細胞、細胞外基質、細胞信號因子和力學刺激等成分或因素組成的復雜微環(huán)境系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)，如何設計和構建能精確模擬天然骨組織的基質微環(huán)境、生物力學微環(huán)境和生物因子微環(huán)境的仿生生物材料支架，是在本質上實現(xiàn)對骨損傷和骨缺損進行有效再生性修復的一個重要研究和努力方向。
　　近年來，電紡絲技術在組織工程支架制備中的廣泛應用，

2、已經(jīng)為從組分及納米纖維結構層面上仿生天然骨組織的基質微環(huán)境提供了可能。生物可降解形狀記憶聚合物（Shape memory polymers,SMPs）是一種新型智能材料，因其具有生物相容性好、形變率高、形變溫度可調控和易成型等優(yōu)點受到了人們的廣泛關注。采用這類智能材料構建的骨組織工程支架，可以在應用時產(chǎn)生持續(xù)的生物力學刺激，為骨細胞提供理想的生物力學微環(huán)境。地塞米松（Dexamethasone, Dex）是一種常用于調節(jié)骨髓間充質干細胞

3、（BMSCs）向成骨細胞分化的小分子藥物，被廣泛地用于促進骨損傷和骨缺損的修復。因此，通過電紡絲技術將特定的生物可降解SMP制備成納/微米超細纖維，同時引入具成骨誘導作用的Dex成分，將為制備具有模擬天然骨的基質微環(huán)境、生物因子微環(huán)境及生物力學微環(huán)境的骨支架提供較好的解決方案。
　　本論文的主要目的是制備負載 Dex的形狀記憶型納米羥基磷灰石/聚乳酸-聚三甲基碳酸酯（nHAp/PLMC）復合納米纖維，并研究其在基本培養(yǎng)基和成骨培養(yǎng)

4、基兩種培養(yǎng)條件下對BMSCs的成骨誘導分化功效。為此，本課題首先利用具有卓越生物相容性和骨傳導性能的納米羥基磷灰石（nHAp）吸附小分子藥物Dex，制備成 Dex/nHAp納米粒子，然后將制備的Dex/nHAp納米粒子通過電紡絲技術引入到形狀記憶高分子 PLMC中，制備出具有納米纖維結構的載藥形狀記憶型Dex/nHAp/PLMC復合支架材料。隨后對該多功能仿生支架材料的形貌、結構特征、熱學、機械性能和形狀記憶效應等進行表征，并采用超聲作

5、為一種新的熱刺激方式來調控該形狀記憶型仿生支架的形狀回復特性和Dex藥物的釋放行為。結果表明：1）Dex能夠很好的附著在nHAp的表面；2）通過電紡絲技術制備的Dex/nHAp/PLMC電紡纖維表面光滑平整，并且Dex/nHAp可較好的分散在納米纖維內；3）隨著Dex/nHAp的加入，纖維直徑略有上升（從542?144 nm上升到799?180 nm），玻璃化轉變溫度即該形狀記憶型電紡纖維膜的形狀回復溫度從38.6℃升高到43.4℃（在

6、人體安全溫度范圍之內），并且納米纖維的熱穩(wěn)定性也有所提高，這為引入外部超聲刺激提供了科學依據(jù)。另外，在室溫和37?C時納米纖維的拉伸強度分別提高了88.1％（從2.19 MPa到4.12 MPa）和31.9％（從6.9 MPa到9.1 MPa），楊氏模量分別提高了79.9％（從46.8 MPa到84.2 MPa）和114.2％（從29.5 MPa到63.2 MPa）。形狀記憶測試表明，隨著Dex/nHAp的加入，電紡復合纖維膜的形狀固定

7、率和形狀回復率分別達到了99.06％和99.99％。超聲介導的藥物釋放結果表明，在超聲功率為100 w，超聲時間為10 s時，nHAp/PLMC復合納米纖維基本能實現(xiàn)藥物釋放量的最大化。
　　為了評估該新型仿生支架的成骨特性，本研究將骨髓間充質干細胞（BMSCs）種植在載藥形狀記憶型Dex/nHAp/PLMC復合納米纖維上，并研究Dex/nHAp/PLMC復合纖維對BMSCs向成骨細胞分化的影響。通過CCK-8、SEM和熒光染色來

8、評價Dex/nHAp/PLMC復合納米纖維的細胞相容性，通過堿性磷酸酶（ALP）定量、膠原（Col）定量以及ALP染色評價該Dex/nHAp/PLMC復合納米纖維的成骨能力。結果表明：BMSCs在Dex/nHAp/PLMC復合納米纖維上比在PLMC納米纖維上具有更好的粘附、鋪展和增殖能力。即使在僅使用基本培養(yǎng)基時，蛋白質水平標志的堿性磷酸酶（ALP）檢測和膠原檢測結果都一致地證明，Dex/nHAp/PLMC復合納米纖維可以顯著的促進BM