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可注射性聚乳酸细胞微载体/壳聚糖水凝胶复合支架的构建

洪奕  
【摘要】:本文构建了组织工程中可注射性聚乳酸细胞微载体/壳聚糖凝胶复合支架。首先,制备了聚乳酸微球,并对其表面进行修饰,得到具良好细胞相容性的细胞微载体;其次,制备了可聚合的水溶性壳聚糖,可在温和条件下交联形成壳聚糖水凝胶;最后,将细胞微载体与壳聚糖凝胶复合形成新型的可注射性支架。 采用乳化溶剂挥发法制各了聚乳酸微球。通过调节搅拌速度、聚乳酸浓度和分散剂浓度,获得了不同粒径及粒径分布的聚乳酸微球。在此基础上,采用乳化溶剂挥发法和液致相分离相结合制备了聚乳酸多孔微球。它的表面存在大量的小孔,内部为不规则的多孔结构。通过调节搅拌速度、不良溶剂/良溶剂比、聚乳酸浓度和分散剂浓度,不仅能控制多孔微球的粒径及粒径分布,还能控制多孔微球内部孔径的大小。其内部平均孔径最大可达30μm。 以180~280μm的聚乳酸微球为模板,采用胺解和接枝涂层技术相结合的方法,在聚乳酸微球表面固定生物大分子,如胶原和壳聚糖,以提高细胞相容性。胺解过程中,微球重量随胺解时间的延长而线性下降,而微球表面的自由氨基随胺解时间的延长,先增加后恒定在一稳定值。采用戊二醛为偶联剂,将胶原和壳聚糖接枝涂层在聚乳酸微球表面。胶原和壳聚糖的固定量均随自由氨基含量的增加而增大。体外软骨细胞实验表明,与未改性的聚乳酸微球相比较,胶原涂层和壳聚糖涂层聚乳酸微球的细胞相容性都得到提高,且前者优于后者。 以碳化二亚胺为缩合剂,将甲基丙烯酸和乳酸依次接枝在壳聚糖分子链上,获得了可聚合的水溶性壳聚糖(CML)。采用FTIR、~1HNMR以及元素分析证明了甲基丙烯酸(MA)和乳酸(LA)在壳聚糖分子链上的接枝。且二者的接枝量可由碳化二亚胺的加入量进行控制。壳聚糖衍生物(含23%MA和52%LA)在pH值为9时才发生沉淀。衍生物水溶液的粘度也较低,1%时,粘度只有~40cp(50rpm)。 在氧化还原引发体系过硫酸铵与四甲基乙二胺作用下,壳聚糖衍生物交联形成壳聚糖水凝胶。荧光探针芘检测结果表明交联反应速率主要依赖于引发剂的浓度,而对大分子单体浓度依赖性较小。其凝胶时间随着引发剂浓度的增加而下降,随温度的升高而减少。当引发剂浓度为5mM时,1%CML在25℃和37℃下的凝胶时间分别为~20min和5.5min。平衡溶胀比随引发剂浓度的增加先下降后不变,对离子浓度的变化非常敏感,在培养基和PBS中的平衡溶胀比只有在水中的1/3左右。壳聚糖水凝胶的降解与交联度有关,且对溶菌酶比较敏感。在1mg/ml的溶菌酶/PBS溶液中,水凝胶(CML-15)8天内就完全降解。但凝胶的弹性模量远低于正常软骨的弹性模量。


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