PLGA、PLGA/β-TCP纳米纤维支架的制备、体外降解及细胞相容性研究

摘要

运用静电纺丝技术制备的组织工程支架，具有类似细胞外基质（ECM）的形态和结构，是组织工程领域的研究热点。静电纺丝支架的体外降解性能评价对于进一步的体内降解和长期成功移植都是不可或缺的步骤。本文研究了静电纺丝法制备的PLGA、PLGA/β-TCP纳米纤维支架的体外降解及细胞相容性。主要内容如下： ⑴采用静电纺丝技术，以铜网（40目）为接受装置，设计制备了表面具有巢形花纹结构的PLGA（75/25）纳米纤维支架，并比较了巢形结构的三个典型区域（脊形区、无纺区、磁力线区）的微观拓扑学结构。结果表明，支架的表面由许多巢形结构单元（400×300μm）彼此连接而成。尽管纤维直径在三个典型区域中无显著差异（849±118nm），但纤维取向和孔径大小差异很大。 ⑵在磷酸盐缓冲溶液（PBS，pH7．4，37℃）和加有溶菌酶（lysozyme）的PBS（pH7．4，37℃）溶液中对PLGA纳米纤维支架分别进行体外水解和体外酶解。研究结果表明，PLGA支架能够随降解的进行而维持最初的拓扑学结构，巢形结构的骨架的存在能够有效的防止纳米纤维支架变形。另一方面，PLGA纳米纤维支架水解过程和酶解过程都分为两个阶段。在第一阶段，分子量随降解进行持续下降而重量损失很小；在第二阶段，分子量下降到一个低值后随时间变化不大而重量损失很大。水解20周以后，纳米纤维内部呈现多孔结构，但纤维表面几乎完整无损。证明纳米纤维（<900nm）在水解过程中，自催化效应仍然存在。而酶解16周以后的纳米纤维，无论内部和表面都呈现多孔结构，溶菌酶的存在只能加速溶解低分子量的降解产物，对于聚合物链的断裂没有贡献。 ⑶应用静电纺丝技术制备出具有巢形花纹结构的PLGA/β-TCP（β-TCP含量10%wt和20%wt）纳米纤维复合物支架，以纯PLGA纳米纤维支架为参照，在磷酸盐缓冲溶液（PBS，pH7．4，37℃）中进行体外降解实验。研究结果表明，β-TCP粒子被成功包裹在PLGA纳米纤维的内部形成PLGA/β-TCP复合支架，其拉伸强度和弹性模量分别可以达到5．02MPa和120MPa。三种支架的样品重量、PLGA分子量、拉伸强度和模量都随着降解过程的进行而逐渐降低。但复合支架中β-TC含量的增加有利于降低降解介质的酸度，减缓样品重量和PLGA分子量的下降速度，增加降解介质中Ca2+浓度。采用MTT法检测了成骨肉瘤细胞（MG-63）在上述三种纳米纤维支架上的增殖，发现β-TCP的引入及其含量的增加有利于提高材料的细胞相容性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1组织工程

1.2组织工程用生物材料

1.2.1天然组织工程用生物材料

1.2.2合成组织工程用生物材料

1.2.3组织工程用无机材料

1.2.4组织工程复合材料

1.3组织工程支架的设计和制备

1.3.1组织工程对支架的要求

1.3.2组织工程对支架的制备方法

1.3.3静电纺丝技术法

1.4本课题提出和研究内容

1.4.1本课题的提出

1.4.2本课题的研究内容及创新点

第二章 具有巢形花纹结构的PLGA和PLGA/β-TCP纳米纤维支架的制备

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原料、试剂和仪器

2.2.2具有巢形花纹结构PLGA纳米纤维支架和PLGA/β-TCP复合支架的制备

2.2.3PLGA纳米纤维支架和PLGA/β-TCP复合支架的表征

2.3结果与讨论

2.3.1具有巢形花纹结构的PLGA支架扫描电镜(SEM)表征

2.3.2 PLGA支架纤维直径、纤维取向和孔径大小

2.3.3 PLGA／β-TCP复合支架SEM和TEM表征

2.3.4 PLGA纳米纤维支架和PLGA／β-TCP复合支架的拉伸力学性能

2.4本章小结

第三章 具有巢形花纹结构的PLGA支架的体外水解性能和细胞亲和性研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原料和试剂

3.2.2实验方法

3.3结果

3.3.1分子量和分子量分布的变化

3.3.2重量变化

3.3.3体外水解和体外酶解过程中PLGA支架的微观形貌(SEM)

3.3.4体外水解和体外酶解过程中PLGA支架的拉伸力学性能

3.3.5讨论

3.3.6 MG-63细胞与具有巢形结构的PLGA纳米纤维支架的共培养

3.4本章小结

第四章 PLGA/β-TCP复合支架体外水解和细胞相容性研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要原料和试剂

4.2.2实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1体外水解过程中PLGA／β-TCP复合支架中PLGA的分子量和重量变化

4.3.2体外水解过程中PLGA／β-TCP复合支架的微观形貌

4.3.3 PLGA/β-TCP复合支架水解过程中PBS的PH和Ca2+浓度变化

4.3.4 PLGA/β-TCP复合支架水解过程中拉伸力学性能变化

4.3.5 细胞相容性评价

4.4本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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