可负载并缓释骨形态发生蛋白的高分子微球与复合三维支架的制备及成骨分化研究

摘要

研究背景：
　　目前，骨缺损是常见临床病症，其传统的治疗方法，如骨移植存在大量的问题，譬如供体来源有限、潜在的并发症，尤其是对于大段骨缺损的修复。组织工程技术和材料科学的发展改变了骨缺损修复的传统模式，改善了传统疗法的缺点，有望成为解决临床上骨缺损修复的有效手段。
　　骨组织工程修复支架材料是目前骨缺损修复的研究热点之一。理想的骨替代材料应具有三维多孔结构、机械耐受性、生物降解性、生物相容性和骨诱导性等，但大部分用于组织工程的高分子材料不具有骨诱导性。而骨形态发生蛋白(BMP)是一种骨诱导性的生长因子，可与高分子材料结合。因此，需要研制出可负载和缓慢释放骨形态发生蛋白的复合高分子材料，用于骨组织工程的应用研究。
　　第一部分可负载并缓释骨形态发生蛋白的高分子微球的制备
　　目的:研制出负载和缓慢释放骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-7的乳酸-羟基乙酸-乙二醇共聚物微球(PGLA-PEG MS)，可用于骨组织工程的应用研究。
　　方法:采用复乳溶剂挥发法(W1/O/W2)分别制备负载BMP-2和BMP-7的两种PGLA-PEG微球，并检测微球的粒径大小、BMP包封率及BMP-2和BMP-7的缓释效果。人来源的成骨细胞与所制备的微球共培养，研究微球的细胞增殖能力及其成骨分化能力。
　　结果:所制备的负载和缓慢释放BMP-2和BMP-7的乳酸-羟基乙酸-乙二醇共聚物微球(PGLA-PEG MS)具有较高的BMP包封率，且能缓慢地释放两种BMP。在细胞培养的第10天，添加微球的细胞活性与细胞培养板对照组接近。同时添加微球细胞的碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白三种成骨基因表达都大于未负载BMP的微球对照组。
　　结论:成功地研制出一种可负载并缓慢释放骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-7的PGLA-PEG微球，本支架可用于骨组织工程的应用研究。
　　第二部分可同时负载并缓释两种骨形态发生蛋白的高分子复合支架的制备
　　目的:研制一种可同时释放骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-7的三维的生物活性支架，用于骨组织工程的应用研究。
　　方法:首先，分别采用乳化法和相分离法，制备出负载BMP-2和BMP-7的PGLA-PEG微球和三维多孔的PCL支架。采用改良的二氯甲烷熏蒸法，将微球粘附在支架上，形成同时负载BMP-2和BMP-7的复合支架，并检测两种BMP的缓释效果。将人来源的成骨细胞种植在复合支架中，研究支架上的细胞增殖能力，及其成骨分化能力。
　　结果:所制备的复合支架能同时缓慢的释放两种BMP。在细胞培养的第10天，复合支架上的细胞活性明显优于传统支架，细胞形态正常。同时复合支架上细胞碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白三种成骨基因表达都高于传统的PCL支架。
　　结论:成功的研制出一种可同时释放骨形态发生蛋白-2和骨形态发生蛋白-7的生物活性支架，本支架可用于骨组织工程的应用研究。
　　第三部分可大量负载并长期缓释骨形态发生蛋白的磷脂/高分子复合支架的制备
　　目的:研制一种可大量负载且能长期缓释骨形态发生蛋白-2(BMP-2)的聚己内酯复合支架，诱导人骨髓间充质干细胞的成骨分化，用于骨组织工程的应用研究。
　　方法:首先，利用磷脂(PL)修饰BMP-2，形成BMP-2/PL混合物(BMP-2/PL)，使其能分散在二氯甲烷溶液中。再与PCL混合，采用相分离法制备出负载BMP-2的三维的PCL支架，并检测BMP的缓释效果。将人来源的骨髓间充质干细胞种植在复合支架中，研究支架上的细胞增殖能力，及其成骨分化能力，并与传统的支架进行对比。
　　结果:与传统的支架对比，所制备的复合支架具有良好的BMP-2缓释能力。在细胞培养的21天里，复合支架上的细胞活性明显优于传统支架。同时复合支架上细胞的碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白三种成骨基因表达都高于传统的PCL支架。
　　结论:我们成功地制备出一种可缓释BMP-2的高分子复合支架在，本支架可诱导人骨髓间充质干细胞的成骨分化，并优于传统支架。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

参考文献

第一部分 可负载并缓释骨形态发生蛋白的高分子微球的制备

研究背景

材料与方法

结果与分析

小结与讨论

参考文献

第二部分 可负载并缓释骨形态发生蛋白的高分子复合支架的制备

研究背景

材料与方法

结果与分析

小结与讨论

参考文献

第三部分 可大量负载并长期缓释骨形态发生蛋白的磷脂／高分子复合支架的制备

研究背景

材料与方法

结果与分析

小结与讨论

参考文献

全文总结

综述 具有骨诱导活性的组织工程支架

一、发表论文

二、参与基金

三、申请专利

四、表彰奖励

致谢