生物活性軟骨組織工程支架的制備與性能研究.pdf

1、針對軟骨組織的特點，設(shè)計化學(xué)結(jié)構(gòu)仿生化的支架，再將細胞生長因子和生物活性基團引入其中，以增強支架的生物活性。用含有配體RGD的生物大分子和多肽修飾合成高分子微球，使其能與細胞發(fā)生特異性結(jié)合，來促進細胞粘附和鋪展。設(shè)計生物活性大分子梯度分布的表面與界面，來調(diào)控軟骨細胞的粘附行為。這些工作對具有誘導(dǎo)細胞增殖和遷移的軟骨組織工程活性支架的設(shè)計和制備有重要意義。 選用天然生物大分子明膠、殼聚糖和透明質(zhì)酸模擬天然軟骨化學(xué)組成，以凍干法制備

2、了三組分多孔支架，其中明膠、殼聚糖和透明質(zhì)酸含量分別為82.6％，16.5％和0.9％。以碳化二亞胺(EDAC)為縮合劑，將肝素接枝固定于明膠/殼聚糖/透明質(zhì)酸多孔支架表面，肝素接枝率可達到23％。通過對支架體外性能的對比研究，發(fā)現(xiàn)接枝肝素之后支架體外失重率降低，肝素在支架中能增加聚電解質(zhì)分子之間的相互作用，穩(wěn)定支架結(jié)構(gòu)。在支架中加入堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)，獲得了復(fù)合有生長因子的活性多孔支架。體外軟骨細胞培養(yǎng)結(jié)果表明，負載b

3、FGF的肝素化明膠/殼聚糖/透明質(zhì)酸多孔支架能提高細胞活性、促進細胞生長與功能表達。 用細胞特異性配體分子對殼聚糖改性。以NaBH<,3>CN為催化還原劑，將乳糖接枝到殼聚糖分子上，制備了含有β-半乳糖基結(jié)構(gòu)的殼聚糖-g-乳糖(Chitosan-g-lactose)。采用FTIR和<'1>HNMR證明了乳糖在殼聚糖分子上的接枝，測得殼聚糖氨基接枝率為66％。殼聚糖-g-乳糖膜的溶脹比和體外失重速率均很大，但和肝素共混之后，由于分

4、子間的靜電作用，使溶脹比和體外失重明顯下降。體外細胞培養(yǎng)結(jié)果表明，殼聚糖-g-乳糖的細胞相容性顯著優(yōu)于殼聚糖；和肝素結(jié)合后，進一步促進了軟骨細胞的粘附、增殖和基質(zhì)分泌。采用凍干法制備了明膠/殼聚糖-g-乳糖/透明質(zhì)酸多孔支架，該支架比前文的三組分支架具有更強的促進軟骨細胞增殖和基質(zhì)分泌的能力。 設(shè)計了將力學(xué)性能較好的PLGA微球與天然高分子復(fù)合，制備天然/合成復(fù)合支架。將PLGA微球和明膠/殼聚糖/透明質(zhì)酸溶液混合，采用凍干法制

5、備了PLGA/明膠/殼聚糖/透明質(zhì)酸多孔支架，并考察了微球含量對復(fù)合支架力學(xué)性能、孔隙率、降解性能和吸水性能影響。當(dāng)PLGA微球的含量不超過50％時，復(fù)合支架的多孔結(jié)構(gòu)保持較好，孔徑適合，孔隙率較高(>90％)。支架壓縮模量隨PLGA微球含量的增加而增大，當(dāng)微球含量為50％和70％時，壓縮模量分別達到0.53MPa和0.68MPa；同時，支架體外失重速度和吸水率隨著PLGA微球的含量的增加而降低。體外軟骨細胞培養(yǎng)表明，軟骨細胞在PLGA

6、微球含量為50％的復(fù)合支架中能夠正常生長和增殖。PLGA微球復(fù)合的明膠/殼聚糖/透明質(zhì)酸支架具有較好的力學(xué)性能和生物活性，是一種比較理想的軟骨組織工程支架。用含有RGD配體的活性生物大分子和多肽對可注射性PLGA細胞微載體進行了改性研究。采用乳液溶劑揮發(fā)法制備了PLGA/明膠復(fù)合微球，然后以EDAC為交聯(lián)劑，將RGDS多肽接枝到PLGA/明膠復(fù)合微球上。羥脯氨酸和蛋白含量測試結(jié)果表明，在改性PLGA/明膠復(fù)合微球中，明膠含量為0.9mg

7、/20mg(明膠/微球)，RGDS的接枝量為2.1μg/20mg(RGDS/微球)。采用SEM對改性微球的表面形貌進行了對比觀察。體外降解實驗表明，在PBS中PLGA/明膠和PLGA/明膠-RGDS微球失重速度較快，而在DMEM/FBS培養(yǎng)基中則明顯變慢。體外軟骨細胞培養(yǎng)表明，與PLGA微球比較，PLGA/明膠-RGDS微球更有利于細胞的粘附和生長，因此更適合用作細胞微載體或注射型支架。 利用微量注射和胺解技術(shù)相結(jié)合的方法在PL

8、LA膜表面制備膠原生物大分子梯度。通過控制注射速度在PLLA膜表面實現(xiàn)梯度胺解，獲得氨基梯度分布的聚合物表面；以戊二醛為偶聯(lián)劑，將生物大分子膠原固定在膜表面，獲得了表面具有膠原梯度分布的PLLA膜。分別采用茚三酮法和羥脯氨酸法測定了梯度表面上氨基和膠原的濃度分布；掃描力顯微鏡(SFM)和靜態(tài)接觸角測試證明了材料表面的化學(xué)和物理性質(zhì)的漸變過程。采用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察了熒光素標(biāo)記膠原(FITC-Col)梯度的PLLA膜表面。梯