聚乳酸/β-磷酸三钙系可降解骨修复材料的生物降解性能研究

摘要

创伤、感染、肿瘤、先天性疾病等常导致骨缺损，对此，可行的治疗方法是对骨缺损进行修复，以恢复其功能。在各种骨修复材料中，聚乳酸具有良好的骨修复功能，并已被美国FDA批准广泛使用在医药领域，但也存在强度低、降解产物呈酸性、易导致局部炎症等缺点。β-TCP陶瓷具有良好的生物相容性，能与骨直接结合，是良好的骨修复材料，但是其力学强度低，脆性大，抗折及抗冲击性能不能满足高负荷人工骨要求。因此，将两者复合制备可生物降解支架，复合生物活性因子构建骨组织工程修复材料，已越来越引起了广泛重视。 作为骨组织工程支架，材料的生物降解性能是其在骨组织工程中应用的关键因素。通过模拟体内条件，研究材料结构、物理机械性能和化学性质在体外降解试验中的变化是生物降解材料体内实验前必要的研究工作；修复材料在体内的骨结合活性可以通过是否能在体外SBF中浸泡形成类骨磷灰石来评价。因此，我们采用在SBF中浸泡的体外模拟降解实验来考察了四种骨修复材料的生物降解性能，并通过生物降解性能的分析对比，筛选各种材料适宜的临床应用领域。 本文运用“溶液流延-膜材粉碎-热压成型-颗粒沥滤”法制备了多孔PLLA材料。通过正交实验，确定制备的最佳工艺参数为：成型温度170℃、成型压力8MPa、保压时间10min。力学测试结果表明：孔隙率为61％的PLLA多孔支架的抗压强度为7.19MPa，抗弯强度为5.92MPa。扫描电镜结果发现，该支架具有良好的三维多孔结构，内部存在明显的大孔/微孔结构，微孔表面凸凹不平，有利于提高材料中种植细胞的黏附、生长及养分的输送。体外降解实验发现，该材料在浸泡初期降解较快；随着降解时间的延长，材料强度逐渐下降，但降解九周后仍能保持一定的强度；材料的降解液呈弱酸性，不利于细胞、组织的生长及易引起无菌性炎症反应；降解过程中没有观察到羟基磷灰石的生成；并且PLLA本身呈疏水性，不利于细胞的黏附、生长，它不能成为理想的骨修复材料。采用“溶液浇铸—膜粉碎—粒料预热—高温低压成型”法制备的PLLA/β-TCP复合材料致密体，在降解过程中保持了较高的强度；降解五周后材料表面有类骨羟基磷灰石(HCA)生成，说明了该材料具有良好的生物相容性。该材料可作为骨折内固定材料使用。 采用“溶液浇铸—热压成型—颗粒沥滤”法制备的多孔PLLA/B-TCP复合材料，在降解过程中，由于B-TCP的加入，既中和了PLLA的降解酸性环境又起到了增强的作用；降解五周后材料表面、内部均有HCA生成。动物实验结果良好，该材料可作为理想的骨组织工程支架材料使用。 而采用“混合溶剂溶解—冷冻收缩—自然成型—颗粒沥滤”法制备的多孔PLLA/β-TCP复合材料，虽然降解过程中强度下降较慢，但其初始分子量非常低，导致其强度亦非常低，要作为骨组织工程支架材料使用还需进一步完善其制备工艺。 最后，通过体外降解实验，确定了不同制备方法的四种骨修复材料在临床的应用领域，并且证实了PLLA/β-TCP复合材料在降解过程中，由于β-TCP的溶解而使材料降解微环境能保持在中性条件，避免了PLLA降解微环境呈弱酸性而导致无菌炎症以及对骨细胞生长、增殖抑制的产生。这一点，对于骨组织修复具有非常重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

1引言

2 PLLA/β-TCP系列可降解骨修复材料的制备

3多孔PLLA材料的体外降解性能研究

4 PLLA/β-TCP复合材料致密体的体外降解性能研究

5多孔PLLA/β-TCP复合材料(Ⅰ)的体外降解性能研究

6多孔PLLA/βTCP复合材料(Ⅱ)的体外降解性能研究

7生物降解性能对骨修复材料的筛选

8全文总结与展望

参考文献

作者参与的科研工作、发表的文章及获得的奖励

申明

致谢