生物活性骨組織工程支架的仿生制備及生物分子調(diào)控作用研究.pdf

1、本研究采用冷凍干燥、納米合成及仿生礦化技術(shù)，以生物活性玻璃(BG)、膠原蛋白(COL)、透明質(zhì)酸(HYA)、磷酸絲氨酸(PS)為主要成分，仿生制備生物活性骨組織工程支架，并對(duì)其理化性能、礦化特點(diǎn)、與細(xì)胞的相互作用及體內(nèi)的骨修復(fù)性能等進(jìn)行系統(tǒng)研究，具體闡述如下： 1.膠原在體外過(guò)飽和鈣化液中的仿生礦化實(shí)驗(yàn)表明，膠原調(diào)控礦化生成的礦物相為片狀、低結(jié)晶度的碳酸羥基磷灰石。碳酸羥基磷灰石晶體在膠原的反應(yīng)成核位點(diǎn)通過(guò)化學(xué)鍵合作用進(jìn)行自組裝

2、，這種自組裝結(jié)構(gòu)受膠原大分子與羥基磷灰石晶體之間的相互反應(yīng)以及膠原分子的微組裝能力誘導(dǎo)。 2.膠原的交聯(lián)研究表明，交聯(lián)可有效改善膠原作為組織工程材料的生物學(xué)和物理性能。當(dāng)1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺濃度為2mg/ml時(shí)，膠原具有最大交聯(lián)程度，其結(jié)構(gòu)更加緊密有序，熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及抵抗降解能力顯著增強(qiáng)。 3.以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺/N-羥基琥珀酰亞胺為交聯(lián)劑，采用冷凍干燥和

3、納米合成技術(shù)制備出高孔隙率、高濕態(tài)力學(xué)性能及形態(tài)穩(wěn)定性的仿生型BG-COL-HYA-PS生物活性骨組織工程支架。在模擬生理溶液中的體外生物礦化研究表明，膠原蛋白、透明質(zhì)酸、磷酸絲氨酸生物分子可在調(diào)控礦化方面起到重要作用。生物分子中的羧基和磷酸根基團(tuán)是促進(jìn)和調(diào)控礦化的有利基團(tuán)，它們對(duì)溶液中鈣、磷離子的親和力構(gòu)成了礦化機(jī)制的基礎(chǔ)，并調(diào)控著礦物的成核、定向、尺寸以及生長(zhǎng)速率。膠原不能完成基質(zhì)礦化的全部功能，磷酸絲氨酸和透明質(zhì)酸是膠原內(nèi)礦物沉積

4、的重要引發(fā)劑。 4.細(xì)胞-生物活性骨組織工程支架的相互作用研究表明，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架容易被細(xì)胞識(shí)別并接受為“自體”細(xì)胞外基質(zhì)，細(xì)胞在材料的調(diào)控作用下發(fā)生黏附、生長(zhǎng)、遷移并按自身規(guī)律完成周期演變。在培養(yǎng)過(guò)程中，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架可以起到類似細(xì)胞外基質(zhì)的模板調(diào)控作用生成碳酸羥基磷灰石類骨礦物；體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，BG-COL-PS-HYA生物活性骨組織工程支架植入體內(nèi)3個(gè)月