生物活性支架材料的制備及其修復骨缺損的實驗研究.pdf

1、臨床上由于創(chuàng)傷、腫瘤切除、感染以及發(fā)育異常等原因常常會導致骨缺損的發(fā)生。傳統(tǒng)的骨缺損修復主要采用自體骨、同種異體骨移植、骨水泥、陶瓷及金屬等。自體骨移植存在來源少，出現(xiàn)供骨部位并發(fā)癥，給病人帶來痛苦大等缺點；而異體骨移植存在排斥反應、疾病傳播等問題，上述方法均存在不同程度的缺點。目前骨替代材料主要有無機材料、高分子有機材料、生物材料三種。無機材料韌性差、降解吸收慢；高分子材料存在細胞毒性及其降解吸收差等缺點；生物材料存在強度低、降解過快

2、的問題。因此單獨一種材料很難滿足骨組織工程的需求。由于細胞必須依賴于細胞外基質的存在才能發(fā)揮其功能，基質材料必須具備三維結構，并有促進細胞粘附、分化的成分，而且還需要為組織再生提供一定的力學強度。因此，在骨組織工程中，支架材料的選擇是一個重要方面。本研究旨在利用明膠冷凍干燥過程中易于成孔的特點制備納米羥基磷灰石/明膠多孔支架材料，并通過復合rhBMP-2以增加材料的成骨活性，為下一步進行臨床應用提供實驗依據(jù)。 實驗目的：

3、 1、研究nHA/明膠支架材料的制備并優(yōu)選制備條件。 2、研究制備的支架材料的生物相容性。 3、提高多孔支架材料的骨誘導活性。 材料與方法： (1)多孔支架材料的制備：采用明膠與10％、20％、30％重量體積比的nHA制備三種不同的支架材料。檢測三種支架材料在孔隙率、孔徑大小、連通性、降解時間、PH值、力學強度、X線晶體衍射分析等方面的不同，優(yōu)選出符合骨組織工程需要的多孔支架材料。 (2)多孔支架

4、材料的組織相容性：對于優(yōu)選出來的多孔支架材料按照國家的標準進行溶血實驗、細胞毒性實驗、肌肉植入實驗以及熱原實驗來檢測制備材料的生物相容性。 (3)改善多孔支架材料的體外成骨活性：利用纖維蛋白膠的特性，將復合rhBMP-2的纖維蛋白膠注入到多孔材料的內(nèi)部，真空干燥后制備復合支架材料，檢測復合支架材料的內(nèi)部結構、rhBMP-2釋放及材料對人骨髓基質干細胞分化的影響。 (4)復合支架材料體內(nèi)成骨活性觀察：將復合多孔支架材料植入

5、動物體內(nèi)進行大體觀察、X線、骨密度、組織學觀察、生物力學測試，研究該材料異位成骨及其修復臨界性骨缺損的情況。 結果： (1)多孔材料的制備：明膠與10％、20％、30％重量體積比的nHA制備的三種支架材料均有良好的孔隙率、孔徑大小與連通性，理化性質穩(wěn)定。其中以20wt％的多孔支架材料更加適合骨組織工程的需要。 (2)優(yōu)選的多孔支架材料無毒性、無熱原性、不引起溶血反應，在兔肌肉植入實驗中材料能逐漸降解，與周圍組織相

6、容性好。 (3)通過纖維蛋白膠將rhBMP-2注入材料內(nèi)部真空干燥的方法制備的復合支架材料孔徑、孔隙率未見明顯的變化，rhBMP-2體外釋放緩慢；同時復合支架材料對于人骨髓基質干細胞向成骨方向的分化具有促進作用。 (4)復合多孔支架材料體內(nèi)具有良好的成骨活性。小鼠肌袋植入復合支架材料6周后出現(xiàn)成熟的骨組織；12周修復兔臨界性的骨缺損。 結論： 1、利用明膠易發(fā)泡的特性，采用乳液冷凍干燥法制備的nHA/明膠多孔