种植体表面PLGA膜/TiO2纳米管缓释系统的相关研究

摘要

目的:种植体周围局部应用生长因子是一种行之有效的改善种植体周围骨结合的手段，TiO2纳米管阵列是钛材料表面纳米修饰之一，该氧化膜可以改善钛种植材料的生物相容性和腐蚀性能。α-聚酯类乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)由聚乳酸和聚乙醇酸聚合而成，是一种可降解性的功能高分子有机化合物，具有良好生物相容性及成膜性，能够成为构建有持续释放能力的药物输送系统的理想载体材料。本课题的研究目的是利用阳极氧化法在钛种植体表面制备TiO2纳米管阵列并在其表面复合PLGA涂层，以此作为成骨生长因子的缓释体系。探索该系统的缓释规律和体外条件下对成骨细胞行为的影响规律，并对该系统在体内促进种植体骨整合的效果进行评价，为研发一种性能优异的新型种植系统提供实验依据。
　　方法:1.采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，并使用真空冻干法填充重组骨形成蛋白-2（RecombinantHumanBoneMorphogenicProtein，rhBMP-2）生长因子后，在表面沉积PLGA纳米膜。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对该材料进行表征，并进行ELISA法检测其在体外环境下的药动力学释放速率。2.成骨细胞接种到该材料表面，使用SEM、MTT和碱性磷酸酶活性测试等指标检测成骨细胞在该材料表面的行为变化。3.将该修饰方法应用到纯钛螺纹钉表面，将其植入健康成年新西兰大白兔胫骨体内，在植入4周和12周后，常规处死实验动物，每个时间点每组12例，进行取材并进行评估。
　　结果:1.当PLGA溶液浓度为1％、3％、10％（w/v）时，能够在TiO2纳米管层表面沉积成厚度为50nm、200nm、800nm的PLGA膜，其中200nm厚度的PLGA膜能够在4周的时间内持续释放rhBMP-2。2.体外实验中，PLGA膜/TiO2纳米管生长因子缓释系统能够较好地促进MC3T3-E1前成骨细胞的早期黏附，并能够在后期加速MC3T3-E1前成骨细胞的成骨过程。3.在体内实验中，PLGA膜/TiO2纳米管生长因子缓释系统有在实验动物体内较长时间促进成骨的能力。
　　结论:PLGA膜/TiO2纳米管生长因子缓释系统能够有效地缓释成骨生长因子rhBMP-2，该缓释系统能够在体外促进成骨细胞的粘附和成骨功能，在体内促进骨整合。该材料能够作为一种良好的种植体表面处理材料，有广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

符号说明

绪论

1 研究的目的和意义

2 国内外研究进展

2．1 种植体TiO2纳米管层修饰研究进展

2．2 rhBMP-2生长因子

2．3 PLGA材料与其在缓释技术中的应用

3 课题的主要研究内容

第一部分 PLGA层／TiO2纳米管生长因子缓释系统的制备及相关表征

1 材料与方法

1．1 主要试剂与仪器

1．2 实验方法

2 实验结果

2．1 材料的表征

2．2 缓释效果的检测

3 讨论

3．1 TiO2纳米管的制备

3．2 TiO2纳米管形态影响因素

3．3 PLGA材料及其在缓释rhBMP-2中的应用

3．6 小结

第二部分 PLGA层／TiO2纳米管生长因子缓释系统对成骨细胞影响的体外实验研究

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 实验方法

2 实验结果

2．1 细胞形态

2．2 细胞黏附

2．3 细胞增殖

2．4 细胞分化

2．5 成骨相关基因表达

3 讨论

3．1 种植材料表面生物活性修饰

3．2 成骨细胞功能表达

4 小结

第三部分 PLGA膜／TiO2纳米管生长因子缓释系统的相关体内骨结合研究

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 实验方法

2 结果

2．1 大体观察

2．2 旋出力矩实验结果

2．3 组织学观察及种植体-骨接触率(BCSR)测量

3 讨论

4 小结

全文总结

参考文献

致谢

附录 在读期间发表文章及成果