电活性高分子纳米复合骨修复材料制备及生物活性研究

【摘要】：本实验室将纳米羟基磷灰石粒子在(n-HA)表面接枝低聚乳酸(LAc oligomer),制备改性n-HA (op-HA),再与聚丙交酯—乙交酯(PLGA)共混制成复合材料op-HA/PLGA。改性后的op-HA颗粒在PLGA基体中具有更均一的分散性,而且op-HA表面的低聚乳酸分子链可以伸入PLGA基体内部,增强了有机和无机两相间的粘附力,提高了复合材料的力学强度；PLGA基体材料可以通过调整组分中乳酸(LA)和乙醇酸(GA)的比例来调节材料的降解时间；将具有生物活性的op-HA与PLGA的降解特性相结合,提高了高分子材料的生物相容性和骨诱导能力,使之更适合于临床骨缺损修复的需要。 在上述工作基础上,为进一步提高材料的生物活性和智能性,本课题组合成了既有电活性又可生物降解的苯胺齐聚物(AP)与聚乳酸(PLA)嵌段共聚物(PAP)。苯胺齐聚物与脂肪族聚酯形成共聚物,其特点是具有导电性和生物降解性,良好的生物相容性。导电高分子制成可降解的材料在组织工程领域应用是发展的必然。本章将PAP与op-HA/PLGA以一定比例复合,制备电活性可降解纳米复合骨修复材料(PAP/op-HA/PLGA)。检测与表征材料的导电性,热稳定性,亲水性,膜表面形貌,评价电活性材料对成骨细胞的粘附、生长和增殖能力以及成骨相关基因表达的影响。结果表明,一定浓度PAP的引入可使材料的亲水性增加,热稳定性增强,促进成骨活性。同时,采用冷冻干燥法制备三维支架,对支架材料的孔隙率、微观形貌进行观察；通过动物肌肉植入试验,评价支架材料在体内与肌肉组织的反应,观察支架的矿化和降解变化情况。可见支架的孔隙率以上,孔与孔之间互相连通,材料具有良好的生物相容性,植入动物背部肌肉后1—5月未见明显的排斥反应和炎性反应,5个月后材料矿化明显。羊胫骨缺损及兔桡骨缺损的植入修复试验评价支架材料对骨骼的再生修复功能。结果表明,电活性纳米复合材料PAP/op-HA/PLGA在脉冲电刺激的作用下,可显著提高骨骼的愈合速度和愈合质量。该新型智能材料显示了良好的骨科临床应用前景。 本研究通过对电活性PAP/op-HA/PLGA纳米复合材料的表征、测试、生物相容性评价和成骨活性进行详细深入研究,为新材料的制备和临床应用提供了实验依据。