纳米羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/胶原蛋白复合支架材料的合成及初步生物相容性评价

摘要

近年来，随着生物材料领域的不断发展，接近或类似于自然骨成分的无机生物医学材料成为了一个热点研究方向。其中钙磷生物材料比较广泛的被应用，特别是与骨组织有良好的生物相容性的羟基磷灰石的研究更是成为焦点之一。由于人体骨组织中的羟基磷灰石是一种低钙磷比的纳米晶羟基磷灰石，如果植入的材料能够在化学成分和纳米尺寸上仿生构建，这将使得支架更有利于体内细胞的黏附、生长和分化。为了克服羟基磷灰石抗弯强度低、脆性大的缺点，很多研究将纳米羟基磷灰石与高分子复合，复合材料改进了其原有的力学性能成功的解决了普通HA、在生理环境下抗疲劳性不好等临床应用中遇到的问题，因此在骨组织工程中有着广阔的应用前景。 本文以纳米羟基磷灰石、β-磷酸三钙、胶原蛋白和壳聚糖为原料，采用共混法和冷冻干燥法制备了两种新型的有机/无机复合支架材料（纳米羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖和纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/壳聚糖复合支架材料）。所制得的复合多孔支架孔径范围在150~250μm之间，孔隙率在90％以上。通过SEM、FT-IR、XRD和TGA等现代分析方法，表征了复合支架的形貌和物相组成。 良好的生物相容性是复合支架可作为骨组织工程支架的前提，本文通过体外实验对不同比例的纳米羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖复合支架进行了评价，并确定了该支架中最适于细胞生长和骨组织修复的无机含量。我们利用共混法和冷冻干燥技术制备出9中不同比例的复合支架，然后将Wistar乳鼠颅盖骨源性成骨细胞在不同比例的复合支架上进行体外培养，通过MTT法测定细胞增殖曲线。体外实验结果表明无机含量约为20-30％的纳米羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖复合支架材料在细胞相容性实验研究中表现出最好的促成骨细胞增殖和分化的作用，具有良好的细胞相容性。 本实验还对比了使用0.25％戊二醛交联前后的纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/壳聚糖复合支架材料，FT-IR和TGA的分析表明交联后壳聚糖和胶原之间形成了新的化学键。