同轴双载药纺丝膜的制备及其在引导组织再生中的应用

摘要

牙周炎是一种常见病和多发病，可最终导致牙体的缺失。牙周炎的治疗必须是在控制牙周炎症的基础上促进牙周组织修复再生。本研究利用同轴静电纺丝技术制备了具有壳/芯结构的双载药纤维膜，分别在壳层负载抑菌药物甲硝唑，在芯层负载促组织生长类药物柚皮苷，进行了材料的形貌和结构、力学性能、体外药物释放行为、体外抑菌试验和体外细胞相容性实验的研究。研究结果如下： 1.探究溶剂配比、纺丝液浓度、纺丝电压和纺丝液流出速率对成丝性能的影响，确定了最佳工艺条件为：壳层聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）的浓度为35w/v%、芯层聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的浓度为10w/v%，壳层溶剂配比为N，N-二甲基甲酰胺（DMF）：三氯甲烷（TCM）=1:4(v/v)、芯层溶剂配比为DMF:乙醇（EtOH）=1:4(v/v)，纺丝电压为15kV，壳层流出速率为0.5mL/h、芯层流出速率为0.2mL/h。 2.成功制备了不同载药量的PLGA/PVP同轴双载药电纺纤维膜并对其性能进行研究。SEM和TEM表明制备的双载药纤维膜表面光滑平整，粗细均匀，具有明显的壳/芯结构，纤维的外径在1.2-1.9μm之间，内径在0.64-1.19μm之间。力学性能测试表明药物的负载一定程度上降低了材料的拉伸强度和延伸率。体外药物释放规律曲线表明甲硝唑和柚皮苷均有一定的前期突释现象，但外层的甲硝唑呈现出短期高浓度的释放规律，起始4h的药物释放量超过80%；而内层柚皮苷呈现出长期缓慢释放的特点，5天后的药物释放量约为90%。体外抑菌试验结果表明双载药纤维膜对厌氧菌具有良好的抑菌作用。细胞相容性试验结果表明，本研究所制备的双载药纤维膜可以较好的支持MC3T3-E1细胞的正常生长，柚皮苷的存在可显著促进细胞的增殖，细胞在材料表面较好的粘附和铺展。此外，碱性磷酸酶定量测试结果表明载药纤维膜可以有效地促进碱性磷酸酶活性的表达。 3.基于对实验的改良和优化，成功制备了PLGA-左旋聚乳酸（PLLA）-外消旋聚乳酸（PDLLA）/PVP复合同轴双载药电纺纤维膜。SEM和TEM结果表明，改变壳层基体材料后纤维膜形貌良好，壳/芯结构明显，没有串珠现象产生。DSC和XRD结果表明两种药物在纤维膜中均为非晶态分布。力学性能测试结果表明，其力学性能优于PLGA/PVP纤维膜。在干态条件下药物的负载降低了材料的延伸率，增加了材料的拉伸强度；湿态条件下材料的力学性能急剧降低，药物的负载几乎不会影响材料的力学性能。体外药物释放结果表明所载药物甲硝唑和柚皮苷仍有一定的前期突释现象，但由于材料疏水性增强，柚皮苷呈现出更加平稳缓慢的药物释放。甲硝唑在起始4h时间内释放量超过80%；柚皮苷在8天内持续释放，最终释放量为93%。初步的体外降解实验表明，降解14天后的失重在20%以上，纤维出现溶解和部分断裂，但仍能维持其纤维膜形状。体外细胞相容性试验和抑菌试验表明本研究所制备的同轴双载药电纺膜对厌氧菌具有良好的抑菌性能。纤维膜不仅可以较好的促进MC3T3-E1细胞粘附和正常增殖，并且可以较好的促进碱性磷酸酶活性表达，碱性磷酸酶活性在第14天达到最高值。茜素红染色实验表明MC3T3-E1在材料上有明显的成骨趋势，柚皮苷的载入可以增加细胞的成骨性能。当小鼠胚胎成纤维细胞（NIH3T3）和MC3T3-E1细胞种植于膜的不同表面且共培养时，激光共聚焦观察表明所制备的同轴电纺纤维膜可以较好的阻止细胞穿透纤维膜，具有良好的细胞屏障功能。 本研究的新颖之处就在于，通过同轴静电纺丝技术在同轴纤维的壳/芯分别负载了两种不同性质的药物；壳层药物甲硝唑前期迅速释放达到消炎抗菌的效果芯层药物柚皮苷长期持续释放促进骨组织的再生。研制的纤维膜不仅可以支持细胞的正常增殖，而且可以抑菌，促进细胞的成骨分化，和屏蔽不同细胞的功能，将在引导组织再生技术中发挥重要的作用。

目录

声明

第一章 前言

1.1 牙周炎疾病及其治疗技术

1.2引导组织再生技术的研究进展

1.3药物缓释技术治疗牙周炎的研究进展

1.4静电纺丝技术及其在GTR中研究进展

1.5课题设计

第二章PLGA/PVP同轴纺丝膜的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验过程

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 PLGA/PVP双载药纺丝膜的制备与研究

3.1 引言

3.2 试剂与仪器

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 PLGA-PLLA-PDLLA/PVP双载药纺丝膜的制备与研究

4.1 引言

4.2 试剂与仪器

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

全文总结与展望

参考文献

硕士期间发表的研究成果

致谢