静电纺丝制备PLGA三维组织工程支架的研究

摘要

随着社会经济的发展以及人口老龄化的到来，临床中膝关节软骨、半月板的损伤及退变的治疗，已经成为骨科医师面临的重要课题。组织工程的出现与发展，为骨软骨、半月板疾病的治疗提供一条崭新的道路。组织工程支架材料一直是研究的主要内容之一。近年来，发展了多种组织工程“硬支架”的制备技术，其中，静电纺丝技术能够直接制备出连续的聚合物纳米纤维，其纤维形态结构类似细胞间质，有利于细胞的粘附生长，目前已经被广泛应用于各种组织工程的研究。现阶段，应用静电纺丝制备骨软骨、半月板组织工程载体支架的研究已成为制备组织工程支架材料的热点。
　　 实验目的:探索不同电纺参数（溶液浓度、溶剂配比、输出电压）对聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)电纺纤维形貌、纤维直径、孔隙率的影响规律;寻找最佳的电纺参数条件，制备模拟半月板厚度(3-4mm)的PLGA三维支架与PLGA/明胶(Gt)复合纤维三维支架;证明电纺所制备的三维支架的具有较好的生物安全性、组织相容性。
　　 实验方法:
　　 1)按浓度分组配制PLGA电纺溶液，A组0.5g/m1，B组1.0g/m1，C组1.5g/ml;每组电纺溶液再根据溶剂比例不同(DMF∶ THF=1∶1，2∶1，3∶1)分为再三组，即共9组电纺溶液。9组电纺溶液在不同输出电压下(10kv，15kv，20kv)电纺，共27个样本，之后SEM观察电纺纤维形貌，统计纤维平均直径。
　　 2)选择最优电纺参数。改进电纺装置，以20×20×1.5cm3的纯铜板代替先前的铝膜作为接收板，同时接收板两侧分别放置两块电极板，并于喷嘴处包绕铝膜，制备PLGA三维支架与PLGA/Gt复合纤维三维支架。
　　 3)动物实验进行生物安全性检测，PLGA三维支架和PLGA/Gt三维支架分别植入12只大鼠脊柱皮下两侧，PLGA三维支架植入组为A组，PLGA/Gt三维支架植入组为B组，于第2、4、6、8周随机选取3只大鼠取出皮下支架，进行大体观察，组织学检查，比较两种三维支架体内外降解速率。其次，电纺PLGA三维支架与PLGA/Gt三维支架浸提液分别进行溶血试验。
　　 实验结果:
　　 1)在溶剂比例为DMF∶ THF=1∶1，电纺溶液浓度大于1.5g/ml时以及溶剂比例为DMF∶ THF=3∶1，电纺溶液浓度小于0.5g/ml时，PLGA溶液电纺不能得到纤维膜。在可纺范围内，浓度、电压固定，随着高挥发性溶剂比例的增加，纤维平均直径随之变小;溶剂、电压固定，随着溶液浓度的增加，纤维平均直径随之变小;浓度、溶剂固定，随着输出电压的增加，纤维平均直径随之变小。电纺纤维形貌及孔隙率的变化则表现各异，电纺纤维孔隙率与纤维平均直径呈负相关(R2=0.797，P＜0.01)。
　　 2)电纺装置改进后成功制备出厚度为3.52mm的电纺PLGA和厚度为3.64mm电纺PLGA/Gt三维支架。
　　 3)电纺PLGA和PLGA/Gt三维支架浸提液溶血实验均为阴性。动物皮下植入实验，两种支架周围组织均未见不良反应，组织学检查镜下未见坏死组织，炎症细胞分布随时间逐渐减少，且PLGA/Gt三维支架在炎症细胞密度及纤维囊厚度均显著低于电纺PLGA三维支架(12.47±3.62 v5.16±4.38，P=0.012;178.54±51.54v234.89±67.81, P=0.001)。
　　 实验结论:
　　 1) PLGA(50∶50，Mw=120，000)电纺溶液，在可纺范围内，随着溶液浓度降低、高挥发性溶剂比例的增加、输出电压的增加，电纺纤维平均直径随之变小。浓度为1.0g/ml，溶剂配比为DMF∶ THF=1∶1，电压为15kv，是最理想的电纺制备PLGA支架参数。
　　 2)通过改进电纺装置(20×20×1.5cm3的纯铜板代作为接收板，接收板两侧分别放置两块电极板，喷嘴处包绕铝膜)，可以制备出模拟半月板厚度的PLGA及PLGA/Gt三维支架。
　　 3)静电纺丝技术所制备的PLGA和PLGA/Gt三维支架无毒、无刺激性、降解稳定，都具有较好的生物安全性、组织相容性。

目录

声明

摘要

前言

第一部分：静电纺丝制备PLGA三维支架条件的研究

材料和方法

1．材料

2．方法

结果

1．PLGA纤维膜的大体形态

2．PLGA纤维膜电子显微镜(SEM)下形貌

3．PLGA纤维膜的直径与孔隙率测定结果

4．PLGA纤维膜的体外降解率

讨论

结论

第二部分：电纺制备PLGA三维支架及PLGA／Gt三维支架

材料和方法

1．材料

2．方法

结果

1．电纺PLGA及PLGA／Gt三维支架大体形貌

2．扫描电子显微镜(SEM)下形貌、孔隙率、体外降解率

讨论

结论

第三部分：电纺三维支架的生物安全性检测

材料和方法

1．材料

2．方法

结果

1．溶血实验

2．皮下植入实验

3．电纺PLGA及PLGA／Gt三维支架降解率测定

讨论

结论

参考文献

综述

致谢