磺酸化丝素蛋白/羟基磷灰石多孔支架的制备及评价

摘要

近年来,随着全球老龄化社会进程的进一步加剧,骨质疏松等相关疾病越来越严峻,严重影响人们的生活质量。自体、异体骨移植骨源有限给治疗带来较大的困难和风险。因此,制备出高生物学活性的骨组织工程支架材料成为治疗骨组织疾病的首要任务之一。
　　本文应用偶氮盐法对丝素蛋白进行磺酸化修饰,利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)获取磺酸化丝素蛋白及不同有机溶剂处理后样品的光谱图,通过对光谱傅里叶自退卷积、二阶导数及曲线拟合等方法测算磺酸化丝素蛋白各二级结构比率的变化。结果表明,β-折叠、无规卷曲、α-型、转角的比率分别为10.97％±1.32%、59.92%±2.72%、17.50%±2.13%、11.61%±1.17%;经90%甲醇、乙醇、异丙醇处理后,三种醇诱导二级结构改变的速率依次减缓。该过程中二级结构首先从无规卷曲转变成SilkⅠ型的α-型,然后转变成较稳定的SilkⅡ型(β-折叠),且在不同溶剂中无规卷曲和α-型之间相互转化。小鼠脾细胞(T、B细胞)的刺激反应性试验表明,磺酸化丝素蛋白的免疫原性较低。
　　通过共沉淀法制备羟基磷灰石,TEM结果表明羟基磷灰石呈棒状,颗粒大小为100～500nm×20～50nm。将羟基磷灰石与磺酸化丝素蛋白混合,通过冷冻干燥法制备具有较好性能的多孔支架,结果表明多孔支架的理想比例为SSF:SF为1:1～0:1,蛋白浓度为5~10%,羟基磷灰石为5~10%。
　　体外降解试验结果提示,在三种降解体系中多孔支架的降解速率依次为胰蛋白酶、α-糜蛋白酶和PBS,且随着酶浓度的增加降解速率显著增加;在PBS中主要是水解机制,酶溶液中为水解和酶解协同作用。模拟体液和交替矿化结果表明,多孔支架具有较好的仿生矿化能力,在矿化基质上分别形成针状和长方体形的结晶。体内评价结果表明:SD大鼠皮下包埋试验发现该支架具有较好的组织相容性;家兔骨缺损模型修复试验表明,在支架材料中添加不同浓度的BMP-2,均具有一定的成骨诱导性,且随着BMP-2浓度的增加诱导新骨生成越明显。
　　为了提高机体对活性因子的利用效率,利用聚氨酯海绵填充法将不同孔径(5~10nm、10～20nm、15~30nm)的介孔SiO2添加到多孔支架中,结果表明,添加不同孔径介孔SiO2的多孔支架,荧光材料FITC的释放时间都有不同程度的增加,且包含介孔SiO2孔径越小的多孔支架缓释能力越明显。以荧光标记羊抗小鼠IgG抗体作为模型药物,研究结果也表明多孔支架对大分子蛋白也具有较好的缓释能力。SD大鼠皮下包埋表明包含介孔SiO2的多孔支架材料具有较好的组织相容性。
　　本研究制备的多孔支架材料具有理想的孔径及孔隙率,体内外评价试验发现该多孔支架材料不仅具有一定的生物可降解性及良好的仿生矿化能力,而且具有较好的组织相容性和成骨诱导性;以介孔材料为药物运输载体制备的多孔支架,支架的缓释性能得到了一定程度的提高。本文制备的多孔支架材料在一定程度上促进了骨组织工程的发展,具有开发为骨组织工程支架材料的潜能。

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第1章 绪 论

1.1 骨组织工程支架材料

1.2 具有缓释性能的骨组织工程支架材料

1.3 生物活性因子的应用

1.4 本课题研究目的及主要内容

1.5 本研究的主要技术路线

第2章 磺酸化丝素蛋白的二级结构及免疫原性

2.1 试验材料、药品及仪器

2.2 试验方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 本章小结

第3章 SSF/HA多孔材料的制备及表征

3.1 试验药品及仪器

3.2 试验方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

第4章 SSF/nHA多孔支架体外降解及矿化研究

4.1 试验药品及仪器

4.2 试验方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 本章小结

第5章SSF/HA多孔支架的组织相容性及成骨诱导性

5.1 试验材料及仪器设备

5.2 试验方法

5.3 试验结果与分析

5.4 讨论

5.5 本章小结

第6章 具有缓释性能HA/SiO2多孔支架的制备及组织相容性研究

6.1 试验药品及仪器

6.2 试验方法

6.3 结果与分析

6.4 讨论

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢