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《昆明理工大学》 2012年
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羟基磷灰石/透明质酸钠/魔芋葡甘聚糖多孔支架的制备与研究

王静  
【摘要】:羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HAP)是人体骨中的主要无机成分,作为骨植入材料具有良好的生物相容性和生物活性,好的骨传导性。但是HAP作为支架时有力学性能和成型性能差,植入体内容易扩散的弱点。魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan, KGM)是一种植物多糖,具有优良的力学性能和可成形性。透明质酸钠(Sodium hyaluronate, SH)具有良好的生物学特性,且与KGM微观结构、理化性质十分相似,本实验室前期研究已证明两者能较好地复合。本文拟将HAP、 SH、KGM三者复合,制备可用于骨组织工程的HAP/SH/KGM三维多孔骨组织工程支架材料。 实验主要工作分以下两个部分: 一、首先通过共滴定法制备出HAP纳米粉体,再以制备的HAP纳米粉体为原料,通过共混法和冷冻干燥法制备HAP/SH/KGM复合支架材料,即以HAP、 SH、KGM为主要原料,用氨水调节pH值,在室温条件下,采用共混法和溶胶-凝胶法制备HAP/SH/KGM复合凝胶,水浴条件下熟化,一定温度下冷冻,然后对冻胶冷冻干燥即得HAP/SH/KGM复合支架材料。通过正交实验对制备配方进行了优化分析研究;通过XRD、IR、SEM和光学显微镜分析方法对HAP的粉体的结晶性和多孔支架的化学键结构及结构形貌进行了表征;测试了复合支架的孔隙率、孔径、抗压强度、体外降解率;对复合支架进行了体外干细胞相容性实验,研究复合支架的生物学性能。 研究结果:所制备的HAP/SH/KGM复合支架为三维网络状多孔结构,支架的平均孔径在110~185gm之间,孔隙率大多在69~97%之间,抗压强度在0.48~2.24Mpa之间;对综合评定影响最大的因素为透明质酸钠的量,氨水的用量次之纳米羟基磷灰石含量和魔芋葡苷聚糖的量影响较小。最优方案为SH用量为0.02g,n-HAP含量为20%,氨水用量为0.12ml, KGM用量为1.5g;复合支架中KGM通过脱乙酰基形成三维网络结构,HAP、SH通过与KGM形成氢键结合而共同形成三维多孔支架;复合支架中HAP结晶度较低,形状多样、大小不一,团聚现象较严重;复合支架具有一定的降解性能,12周可以降解60%左右;利用人体骨髓间充质干细胞(Bone Mesenchymal Stem Cells, BMSCs)进行了细胞毒性试验,证明了共混法制备的HAP/SH/KGM多孔支架材料无细胞毒性,具有良好的生物相容性,此复合支架有望用作骨支架材料。 二、采用仿生法制备三维HAP/SH/KGM复合支架材料。首先以KGM.SH为主要原料,氨水为交联剂,制备SH/KGM多孔支架材料。将支架用钙盐溶液进行预钙化处理后,在模拟体液(Simulated Body Fluid,SBF)中浸泡仿生。通过XRD.IR.SEM和光学显微镜分析方法对复合支架的结晶性及支架的结构形貌进行了表征;测试了复合支架的孔隙率、孔径、抗压强度、体外降解率;对复合支架进行了体外干细胞相容性实验,研究复合支架的生物学性能。 研究结果:仿生法制备的复合支架中,只有通过Ca(N03)2溶液预钙化的复合支架表面具有均一球状羟基磷灰石颗粒沉积,且结晶度低、颗粒小;复合支架中KGM通过脱乙酰基交联形成三维网络结构,而HAP通过Ca2+与SH中的羧酸盐相互作用,SH.HAP与KGM形成氢键结合而共同形成三维多孔支架;复合支架具有一定的降解性能,12周可以降解70%左右;经BMSCs培养,支架具有较好的细胞相容性,证明了仿生法制备的HAP/SH/KGM多孔支架材料无细胞毒性,具有良好的生物相容性。 比较共混法制备的复合支架材料与仿生法制备的复合支架材料各方面性能,可知仿生矿化法所设计的多孔支架在宏观与微观上与天然骨更相似,具有相对优异性能,有望成为有潜力的骨组织工程支架材料。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R318.08

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【参考文献】
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