羟基丁酸与羟基辛酸共聚物一体化骨软骨组织工程支架的制备及性能研究

摘要

关节骨软骨承载了体重、滑动、减震等生理功能，在动物体中起着非常重要的作用，同时由于软骨组织缺乏血管、淋巴细胞，导致了关节软骨损伤很难自愈。经多年临床研究，建立了包括抛削术、清创术、异体移植术和自体移植术在内的传统治疗方法。然而，这些方法的治疗效果尚不能令人满意。抛削术、清创术会造成二次伤害，且新生软骨易发生退化;异体软骨移植会引起免疫反应，导致损伤修复失败;自体软骨移植受材料来源限制，而不能用于大面积软骨损伤的修复。因此，关节骨软骨损伤的治疗成为世界性的医疗难题，组织工程研究为关节骨软骨修复带来了希望。
　　目前，关节组织工程研究集中在种子细胞、支架制备、细胞生长因子三个方面，其中制备支架是开展此项研究最基本的条件。在以往骨组织工程支架的研究中研制出了多种骨或软骨单层支架，单层软骨支架忽视了软骨下骨层作为软骨支撑点并为软骨提供营养的重要功能。为此，必需设计一种仿生骨软骨一体化支架以满足骨软骨损伤组织工程修复的需要。
　　本文进行了羟基丁酸与羟基辛酸共聚物(PHBHOx)一体化骨软骨支架的研制，从乳兔提取了骨髓间充质干细胞，并初步进行了支架与细胞的复合培养研究。
　　采用溶剂浇注/颗粒沥滤法，以三氯甲烷为溶剂、PHBHOx为主材料和连续相，通过分别添加不同粒径与比例致孔剂，一次性制备由骨层-中间过渡层-软骨层组成的一体支架。仿照骨软骨解剖学特征与物理学特性，一体支架的各层应该结构不同，性能有别，且三层之间彼此连通。经过制备条件优化，成功制备出骨软骨一体化支架，其三层孔径分别约为280μm，200μm，≤60μm，孔隙率分别约为75％，85％，60％，其力学强度分别为4.23 MPa，2.75 MPa，6.30 MPa，基本上达到了组织工程修复骨软骨损伤的要求。
　　本文采用全骨髓法提取兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)，用贴壁法将BMSCs提纯。经过72小时的培养，贴壁率达到了60％，六天后BMSCs布满瓶底，细胞生长状态旺盛，细胞形态稳定。
　　本文还进行了一体支架与BMSCs细胞的复合培养试验，在24h后，细胞粘附率达到了76％。细胞形态良好，表明了一体化支架具有良好的生物相容性。
　　本文应用专利材料PHBHOx首次成功制备了仿生骨层-中间过渡层-软骨层相连续的一体化支架，建立了分步操作一次成型支架制作新工艺，获得了三层结构不同、功能有别的骨软骨组织工程支架新产品。并进行了一体支架与BMSCs细胞的复合培养试验，证明了该支架有着良好的生物相容性。本文的研究进展为关节损伤修复的深入研究提供了一定的理论和实验基础。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 组织工程

1．2 骨软骨组织工程

1．2．1 支架材料

1．2．2 支架制备方法

1．2．3 支架材料的生物学特性研究

1．2．4 生长因子

1．2．5 种子细胞

1．3 骨软骨组织工程技术在修复骨缺损的研究进展

1．3．1 支架制备的发展概况

1．3．2 软骨组织工程技术在修复骨缺损的研究进展

1．3．3 骨软骨组织工程技术的研究现状

1．4 本文的立题依据及意义

第二章 兔骨髓间充质干细胞的分离和提取

2．1 材料

2．1．1 试验动物

2．1．2 试剂

2．1．3 实验器材

2．2 方法

2．2．1 细胞获取

2．2．2 细胞培养

2．2．3 细胞的鉴定

2．3 结果与分析

2．3．1 BMSCs分离和培养

2．3．2 细胞生长曲线

讨论

本章小结

第三章 一体化支架的制备技术

3．1 材料

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验试剂

3．1．3 主要仪器和设备

3．2 方法

3．2．1 支架设计

3．2．2 支架制作制备方法

3．2．3 一体化支架的制备方法

3．2．4 一体化支架各项性能的检验方法

3．3 结果与分析

3．3．1 PHBHOx一体化多孔支架的肉眼观察

3．3．2 PHBHOx一体化多孔支架的显微(光镜及电镜)观察

3．3．3 PHBHOx一体化多孔支架的孔隙率及力学强度的测定结果

3．3．4 PHBHOx一体化多孔支架整体透水性检测结果

3．3．5 PHBHO×一体化多孔支架与骨髓间充质干细胞的粘附率测定结果

讨论

本章小结

结束语

参考文献

附录

致谢

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