用于口腔骨组织修复藻酸钙凝胶的制备及生物学性能研究

【摘要】：目的本课题旨在制备有助于口腔牙周骨组织再生的可载药海藻酸钙凝胶及其纳米复合材料,检测材料物理性能,同时检测体内和体外生物学性能,最后研究复合材料的抗菌能力。为后期进行3D打印复合支架的研究和其临床应用奠定基础。材料与方法材料:海藻酸钠粉末、氯化钙粉末、牛血清白蛋白、高糖培养基、胎牛血清、青链霉素抗菌剂、胶原酶、PBS溶液、二甲基亚砜、MTT检测试剂盒、成品纳米银、LB营养培养基、苏木素、伊红、二甲苯、冰冻切片机、倒置显微镜、Micro-CT 机。方法:离子交联法制备海藻酸钙水凝胶后进行成分检测;使用BCA比色法测量材料蛋白释放量;监测干重与湿重进行吸水率测定;分别测量3天、7天、14天、28天及56天时预定时间点的干重及湿重,分析材料降解情况;进行牙周膜细胞原代的培养,使用免疫组化染色进行鉴定;MTT(四唑盐)法检测人牙周膜细胞(hPDLCs)的增殖及海藻酸钙水凝胶对细胞毒性;RT-PCR检测材料对hPDLCs炎症相关因子表达以及骨髓基质干细胞成骨相关基因表达的影响;茜素红染色法检测矿化能力;通过肉汤稀释法测量纳米银颗粒最低抑菌浓度;离子交联法制备海藻酸钙/纳米银复合水凝胶材料并对其成分分析;采用抑菌圈法检测纳米银复合海藻酸钙水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌作用;HE染色观察海藻酸钙水凝胶对软组织初期炎症反应;制备下颌骨缺损模型;采用Micro-CT对海藻酸钙水凝胶骨修复能力评价。所有实验均重复三次。统计学分析采用SPSS 19.0统计软件对数据(x±S)进行单因素方差分析(one-wayANOVA)分析。若方差齐,则用Dunnett和Bonferronili对数据进行两两比较分析;若方差不齐,则使用Dunnett' s分析,p0.05表示具有统计学差异。结果成功制备可载药注射型海藻酸钙水凝胶;吸水率测定显示海藻酸钙水凝胶显示出良好的吸水性能;降解实验结果表明25 mg/mL浓度的海藻酸钙水凝胶其降解时间与骨组织再生成时间更为匹配;三种浓度海藻酸钙水凝胶均处于1级,可认为材料对于(?)牙周膜细胞无毒性,生物安全性能良好。海藻酸钙水凝胶及PLA支架材料均促进牙周膜细胞炎症因子的表达;海藻酸钙水凝胶共培养后的细胞形成的矿化结节比空白组及PLA组明显增多;海藻酸钙水凝胶促进成骨相关因子表达;成功制备海藻酸钙水凝胶载纳米银材料;复合了纳米银后材料具备抑菌作用;海藻酸钙水凝胶导致的软组织炎症反应轻,且与组织结合良好;海藻酸钙水凝胶对骨组织缺损诱导再生效果较PLA材料好。结论成功构建可载药海藻酸钙材料,体内及体外实验验证其应用于口腔组织中具有良好生物学性能;具有促进细胞骨向分化的能力;25 mg/mL的藻酸钙凝胶效果最好;成功制备出的海藻酸钙水凝胶载纳米银材料具有抑菌性;有助于预防伤口感染。