用于骨組織再生修復的膠原-HA復合材料的應用基礎研究.pdf

1、骨腫瘤和外傷等引起骨缺損發(fā)病率的逐年增加已對人類健康造成極大的威脅。目前，治療骨缺損一般采用自體骨和異體骨移植的方法，但由于自體骨和異體骨移植存在供體有限、免疫反應和傳染病的危險等。因此，急需開發(fā)人工骨修復材料用于修復骨組織的缺損。目前，用于骨組織再生修復生物材料的研究和臨床應用已從第一代生物惰性材料、第二代生物活性材料及生物可降解材料發(fā)展到基于細胞和分子水平的第三代生物材料。同時，組織工程、原位組織再生等新理論和新方法的出現(xiàn)為骨缺損的

2、治療帶來了新技術(shù)，生物活性與生物可降解性結(jié)合的第三代生物材料的研究使應用組織工程和原位組織再生方法修復病缺損組織成為可能。因此，研究開發(fā)新型骨誘導生物活性和生物降解性結(jié)合的骨修復材料以滿足醫(yī)學科學發(fā)展和臨床需要是生物醫(yī)學工程學領域研究的重要方向之一。 本論文模擬天然骨組織的組成和結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建膠原-羥基磷灰石(HA)復合材料并引入細胞因子骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)，研制用于原位骨組織再生修復和骨組織工程的骨誘導生物活性和生物降解性

3、結(jié)合的生物材料。 主要研究結(jié)果如下： 1．膠原-HA復合骨修復材料的制備及其理化、生物安全性表征選用生物相容性好的天然膠原、HA為主原料，通過共混、化學交聯(lián)等過程制備膠原-HA復合人工骨修復材料，并對材料的結(jié)構(gòu)和理化性能進行了表征，研究了材料與血漿接觸后材料對血漿蛋白吸附及對血漿中鈣磷影響，參照GB/T16886醫(yī)療器械生物學評價系列標準等對材料進行了系統(tǒng)的生物安全性評價。研究結(jié)果顯示，膠原-HA復合人工骨修復材料為非致

4、密多孔狀，可見HA間的膠原纖維，HA均勻分散在膠原纖維中；復合材料的理化性能和生物安全性符合體內(nèi)植入物相關(guān)標準的要求，具有良好的生物相容性；復合材料與血漿接觸后，血漿溶液中血漿總蛋白(TP)，纖維蛋白原(FiB)及纖維粘連蛋白(FNC)的降低表明了材料表面有各種蛋白質(zhì)的吸附，材料吸附某些特異性非膠原蛋白，將益于骨組織形成和礦化；血漿溶液中Ca、P值均有增加，與材料表面離子釋放有關(guān)，可參與體內(nèi)代謝，對骨誘導將會起到促進作用。 2．

5、膠原-HA/BMP復合材料異位成骨效應的研究將BMP與膠原-HA復合材料通過物理吸附的方法復合，利用鼠股部肌袋模型，通過組織學觀察、堿性磷酸酶(ALP)染色以及組織中ALP定量檢測等手段研究了復合BMP后材料的異位誘導成骨效應。實驗結(jié)果顯示復合BMP的膠原-HA復合材料和HA材料均有異位誘導成骨作用，而未復合BMP的材料均沒有表現(xiàn)異位誘導成骨作用。 3．膠原-HA/BMP復合材料修復節(jié)段性骨缺損及成骨效應的研究為進一步研究和評價

6、研制的骨修復材料對骨缺損的修復能力，將復合BMP的膠原-HA復合材料植入兔橈骨10mm骨缺損，通過血生化檢測、生物力學測定、掃描電鏡及組織學染色分析等手段，觀察了新骨形成及材料的降解規(guī)律。實驗結(jié)果顯示膠原-HA復合材料對骨缺損有較強的修復能力，具有良好的可降解吸收性；膠原-HA復合材料/BMP骨缺損修復能力大于膠原-HA復合材料，BMP的加入可有效地促進新骨的形成。結(jié)合異位成骨實驗結(jié)果說明，膠原-HA復合材料可與BMP構(gòu)成優(yōu)良的承載系統(tǒng)

7、，保護BMP的生物活性，使BMP能在組織局部聚集成較高的濃度，誘導成骨。 4．膠原-HA復合骨組織工程支架材料及復合蛋白藥物的釋放特性的研究采用冷凍干燥法制備多孔膠原-HA復合支架材料用于骨組織工程，對材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)、性能進行了表征；以牛血清白蛋白(BSA)為模型藥物，應用離子交聯(lián)法制備載BSA殼聚糖膠體顆粒，并與支架材料復合，對膠原-HA骨組織工程支架材料作為生物活性因子釋放載體的體內(nèi)外釋放特性進行了研究?，F(xiàn)究結(jié)果顯示，制備的