载药形状记忆聚合物多孔支架的制备及其在骨组织修复中的研究

摘要

近年来，有关骨组织工程支架的研究取得了快速的发展，但是也面临许多的问题，例如一般的无机多孔支架难于裁剪不易匹配不规则的骨缺损形状，载药方式单一有效性差等。因此制备载药便易，孔径大小可控，生物相容性好，且能匹配不规则骨缺损形状的新型骨组织工程支架成为关键。在本论文中，我们以载药海藻酸钙水凝胶微球为造孔剂，通过冷冻干燥的方法，制备了一种具有形状记忆功能的载药多孔支架，并考察了其在犬上颌窦的成骨能力。　　首先，用PEG开环ε-CL作为软段，MDI和扩链剂DMPA为硬段，成功制备了可生物降解的热致型形状记忆高分子材料。实验发现软硬段比例为3∶1的聚氨酯材料转变温度接近人体体温，且具有良好的形状记忆性能;为了制备载药聚合物多孔支架，我们使用微流泵加高压直流电技术，成功制备了载BMP-2的海藻酸钙水凝胶微球，微球形态稳定、大小均一，且微球大小可以根据海藻酸钠的浓度而调控。　　然后，将聚氨酯溶液灌入携载BMP-2的海藻酸钙水凝胶微球当中，通过冷冻干燥的方法，制备了孔径大小为345μm，孔隙率为82％，且贯通性好的形状记忆多孔支架。并对制备的形状记忆多孔支架进行了SEM、DSC、DMA，证明支架具有很好的形状记忆性能，而且孔径大小可根据载药海藻酸钙水凝胶微球的大小而调节。　　最后，对制备的形状记忆多孔支架进行了细胞毒性、体内成骨能力等考察，证明制备的形状记忆多孔支架具有很好的细胞相容性，且在犬上颌窦部位有较好的成骨能力。本文制备多孔支架的方法简单、适用性强、孔径大小可控，而且在成孔的同时可以同步载多种药物，同时制备的形状记忆多孔支架具有良好的热致型形状记忆性能、生物相容性以及可生物降解性，在生物医学上具有较大的应用价值。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 骨组织工程

1．2．1 骨组织工程简介

1．2．2 骨组织工程支架的要求

1．2．3 骨组织工程支架的主要制备方法

1．2．4 形状记忆聚合物多孔支架的研究进展

1．3 形状记忆高分子材料

1．3．1 形状记忆高分子材料简介

1．3．2 形状记忆高分子材料的分类

1．3．3 形状记忆高分子材料在生物医学领域的应用

1．4 海藻酸钠载药体系

1．4．1 海藻酸钠

1．4．2 藻酸钠载药缓释体系

1．5 本论文研究目的、研究内容及创新

1．5．1 本论文研究目的

1．5．2 本论文研究内容

1．5．3 本论文主要创新点

第2章 热致型形状记忆聚氨酯和载药海藻酸钙水凝胶微球的制备及表征

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验过程

2．2．1 己内酯单体的纯化

2．2．2 聚氨酯的合成

2．2．3 载药海藻酸钙水凝胶微球的制备

2．3 形状记忆聚氨酯材料和微球的表征

2．3．1 红外光谱表征

2．3．2 核磁氢谱表征

2．3．3 热性能表征

2．3．4 形状记忆性能表征

2．3．5 微球大小及形貌的表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 红外图谱分析

2．4．2 核磁氢谱分析

2．4．3 热性能分析

2．4．4 形状记忆性能分析

2．4．5 微球大小及形貌分析

2．5 本章小结

第3章 载药形状记忆聚合物多孔支架的制备及表征

3．1 实验试剂与仪器

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 载药形状记忆聚合物多孔支架的制备

3．3 实验结果表征

3．3．1 多孔支架孔的形态与结构表征

3．3．2 多孔支架的孔隙率测试

3．3．3 多孔支架的静态力学性能表征

3．3．4 多孔支架的热力学性篚表征

3．3．5 多孔支架的动态力学性能表征

3．3．6 多孔支架的形状记忆性能表征

3．3．7 多孔支架的体外降解实验表征

3．4 实验结果讨论与分析

3．4．1 多孔支架孔的形态与结构分析

3．4．2 多孔支架的孔隙率分析

3．4．3 多孔支架的静态力学性能分析

3．4．4 多孔支架的热力学性能分析

3．4．5 多孔支架动态力学性能分析

3．4．6 多孔支架的形状记忆性能分析

3．4．7 多孔支架的体外降解实验分析

3．5 本章小结

第4章 载药形状记忆聚合物多孔支架在骨组织修复中的研究

4．1 前言

4．2 实验材料与仪器

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验仪器

4．3 支架的细胞实验表征

4．3．1 Alamar Blue

4．3．2 激光共聚焦表征

4．3．3 扫描电镜表征

4．4 支架的动物实验及方法

4．4．1 犬上颌窦植入模型的建立

4．4．2 Micro-CT表征

4．4．3 组织学评价

4．5 支架的细胞实验结果分析

4．5．1 激光共聚焦分析

4．5．2 扫描电镜分析

4．5．3 Alamar Blue

4．6 支架的动物实验结果分析

4．6．1 Micro-CT结果分析

4．6．2 组织学评价结果分析

4．7 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果