缓释抗菌微球复合型组织工程材料水凝胶的制备及性能评价

摘要

背景:氧化羟丙基甲基纤维素-透明质酸钠水凝胶体系具有良好的力学性能、生物相容性与降解性,可作为组织工程支架对受损组织起保护支撑作用,也可作为药物载体实现局部缓释作用。目的:制备缓释抗菌微球复合型组织工程材料水凝胶,研究其理化性能、生物学性能、骨诱导性能和抗菌性能。方法:以聚乳酸乙醇酸共聚物、壳聚糖和透明质酸钠为材料,通过乳液法制备出具有多层结构的多孔微球载体,并对酸万古霉素进行负载,制备出抗菌缓释微球;以氧化羟丙基羧甲基纤维素和胺化透明质酸钠为基质制备成可注射水凝胶,并将不同质量浓度的抗菌缓释微球(0.1,0.2,0.3 g/m L)添加到水凝胶中,制备出载抗菌缓释微球的可注射水凝胶,对其理化性能(成胶时间测定、溶胀性能、降解性能)、生物学性能(细胞毒性、细胞溶血性)及成骨性能(碱性磷酸酶活性及诱导成骨基因RUN-x2、骨形态发生蛋白2、骨钙蛋白、Ⅰ型胶原蛋白表达水平)、抗菌性能进行检测及评价。结果与结论:(1)3种载抗菌缓释微球水凝胶具有良好的成胶性能与较小的溶胀比;体外降解扫描电镜结果显示,水凝胶具有稳定的自身降解性能;(2)细胞毒性实验显示,当抗菌缓释微球添加量≤0.2 g/m L时,水凝胶无明显的细胞毒性(7 d内细胞的相对增殖率均大于80%);溶血实验显示,3种载抗菌缓释微球水凝胶的细胞溶血率小于2%,无明显细胞溶血;(3)3种载抗菌缓释微球水凝胶均可提高MG-63细胞中成骨基因RUN-x2、骨形态发生蛋白2、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白含量及碱性磷酸酶的生成;(4)3种水凝胶均可持续、长期地抑制金黄色葡萄球菌的生长,并且随着抗菌缓释微球添加量的增加水凝胶的抗菌能力增强;(5)结果表明,制备的可注射载抗菌微球水凝胶具有良好的缓释抗菌及成骨、骨诱导能力,同时具备较好的生物组织相容性、可降解性。