收藏本站
收藏 | 论文排版

可预防骨不连的骨修复用新型形状记忆聚氨酯-脲的研究

黄美娜  
【摘要】: 骨是自然界中一种复杂的生物材料,当骨组织因创伤、感染等原因需要实施手术剔除病变骨组织后,会造成大块骨缺损,仅仅依靠骨自身的修复能力已经无法愈合,需要通过骨移植手术,将合适的骨材料填充于缺损部位,以便新骨生成。在骨移植修复过程中,骨不连是热点问题之一。从骨不连发生的原因来讲,在植入体与机体之间存在的间隙,或不规则骨产生的不规则界面,导致骨修复过程中成骨细胞迁移能垒的存在,是其中一个重要的因素。本研究将形状记忆聚氨酯脲(SMPUU)用于骨修复过程中,探索形状记忆聚氨酯脲在骨不连预防方面的效果,目的是利用SMPUU的形状记忆性能,即SMPUU在体温作用下可以恢复至预设的形状,实现植入体与机体之间的空隙填充,降低上述成骨细胞迁移能垒的存在,从而降低了骨不连发生的几率。 形状记忆聚氨酯/聚脲是能感知外界温度变化并发生形状改变的新型智能材料,因其良好的形状记忆功能而成为功能材料研究的热点之一,在生物医学领域,尤其是微创手术中具有重要的应用价值。本文基于SMPUU预聚体(HO-P(LA-co-PDO)-OH)合成了一系列的可生物降解SMPUU,并对SMPUU进行化学结构的表征,力学性能、形状记忆性能、体外生物降解性、体外细胞相容性、体内安全性的评价,最终采用兔下颌骨建立骨不连模型,对SMPUU在骨修复中的骨不连预防效果进行评价。主要研究内容和结论如下: 1.以D,L-丙交酯、对二氧环己酮为原料,Sn(Oct)2为引发剂,乙二醇为助引发剂,制备了SMPUU预聚体(HO-P(LA-co-PDO)-OH),考察了D,L-丙交酯/对二氧环己酮的比例、助引发剂用量、制备方法对SMPUU预聚体的热性能及分子量的影响,并对助引发剂作用下两种单体的反应机理进行深入阐述。 ①红外与核磁共振结果表明,本研究中一步法与两步法均可制得SMPUU预聚体(HO-P(LA-co-PDO)-OH);其分子量可以通过控制合成方法、两种单体的比例、助引发剂的用量加以调节; ②DSC结果表明,SMPUU预聚体的玻璃化转变温度具有单体比例依赖性,与其分子量也具有重要关系;一步法与两步法分别制得无规与嵌段的SMPUU预聚体。 2.以SMPUU预聚体为软段,1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和丁二胺(BDA)为硬段,制备一系列的SMPUU,并深入研究了SMPUU合成的影响因素。 ①FTIR、1HNMR结果表明,SMPUU预聚体与异氰酸酯反应,丁二胺扩链后成功制得SMPUU; ②改变软硬段比例、软段结构可以制得不同理化性能的SMPUU; ③DSC分析结果表明,SMPUU的玻璃化转变温度、热塑性与其结构有重要关系,通过调节软/硬段比例、软段结构、软段的分子量,可以控制SMPUU的结构,从而调控其玻璃化转变温度,使其可以控制在合适的应用温度,包括体温附近; ④SMPUU理化性能测试结果表明,采用亲水性溶剂和疏水性所合成的溶剂进行SMPUU的合成,所得的SMPUU化学结构基本相同,但力学性能、形状记忆功能完全不同;相对于常用的DMF体系,使用本研究中新型的甲苯-异丙醇体系,制得了具有优良性能的SMPUU。 3.通过拉伸试验、压缩试验,考察了分子组成、软段分子量、软硬段的比例、变形量、变形温度、回复温度对于形状记忆性能的影响。 ①SMPUU具有良好的力学特性。硬段含量增加时,模量增加、断裂伸长率下降; ②SMPUU呈现良好的形状记忆性能。在合适的操作条件下,固定率、回复率可稳定在95%以上;软段分子量提高,固定率下降;硬段含量提高,固形率上升,回复率下降; ③形状记忆性能受变形量、变形温度、回复温度的影响。形变量为50%-200%时,回复率稳定在95%以上,但形变量为400%,回复率明显下降;变形温度高于玻璃化转变温度15℃时,回复率较高,但是当变形温度高于玻璃化转变温度25℃时,回复率显著下降;形状回复时间随着回复温度的增加而缩短; 4.考察了SMPUU的亲/疏水性和降解性。在降解性考察过程中,本研究创新性的通过核磁共振氢谱法考察了SMPUU的降解位点。 ①SMPUU的静态水接触角、吸水率测试结果表明其亲水性优于PDLLA,并且随着硬段含量(酰胺基和脲基含量的增加)呈上升趋势; ②体外降解实验结果表明,与PDLLA相比,SMPUU在降解前期,失重率、分子量变化、pH变化大,但是随后降解速率减缓,主要是由于降解后期SMPUU释放的碱性物质能够中和酸性物质,从而降低了酸致自催化作用,说明SMPUU的降解过程受到亲水性与降解产物两方面的影响; ③SMPUU降解材料表面形貌表明,降解8周后,SMPUU膜材表面出现孔洞,且随着硬段含量的增加,孔洞的尺寸及数量呈下降趋势; ④核磁共振氢谱分析结果显示,SMPUU的降解最先发生在硬段的酰胺基和脲基部位,然后发生在SMPUU的软段部分,或同时发生在SMPUU的硬段和软段部分,但软段的降解速率明显低于硬段。 5.本研究从细胞生长行为和功能行为角度,对大鼠成骨细胞与PDLLA及SMPUU的细胞相容性进行了系统比较。并针对SMPUU的形状记忆性能,研究了SMPUU形状记忆变形过程对成骨细胞生长行为的影响。 ①与PDLLA相比,SMPUU不利于早期黏附与铺展,成骨细胞对SMPUU表面的适应期较长,因此进入分裂增殖期的时间也较晚; ②SMPUU更能促进成骨细胞的分化、矿化,且并不缩短细胞的生长分化周期; ③通过拉伸变形、固形、复形的方法制作具有形状记忆变形的SMPUU膜材,并通过细胞生长行为对形状记忆变形的响应进行考察,结果表明具有规则微结构的基底材料促进了细胞的黏附与增殖,并使细胞骨架重组,使细胞的生长具有一定的取向性,细胞尺寸均匀,这一结果为SMPUU在组织工程中的应用提供又一有利基础。 6.通过全身急性毒性试验和皮肤致敏实验考察了SMPUU的体内安全性,并通过肌肉植入试验研究了SMPUU的体内生物相容性,最后在确定其体内安全性及生物相容性的基础上,通过在兔下颌骨建立的骨不连模型进行骨修复研究,从而确定具有形状记忆性能的SMPUU在骨修复中预防骨不连的效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王瑞芳;文达;谢兴益;钟银屏;;纳米羟基磷灰石骨修复复合材料的研究进展[J];生物医学工程学杂志;2008年05期
2 张雅博;马秦;程晓兵;王一波;杜兆杰;雷德林;;钛网成型自体颗粒骨复合骨修复材料修复兔下颌骨缺损的实验研究[J];中国口腔颌面外科杂志;2011年03期
3 段友容;陈继镛;张兴栋;;胶原作为骨修复材料的研究进展[J];材料导报;2001年10期
4 叶建新;沈如杰;;新型含重组人骨形态发生蛋白2骨修复材料的制备及生物学评价[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年45期
5 徐铮青;林军;徐靖宏;;磷酸钙骨水泥理化性能改进的研究进展[J];材料科学与工程学报;2009年04期
6 王玮竹,朱晏军,阎玉华;颅骨修复材料的研究进展[J];化工新型材料;2004年09期
7 邱凯,万昌秀,陈馨;不同掺锶聚磷酸钙骨修复材料的抗压强度评价[J];口腔材料器械杂志;2005年02期
8 赵甜娜;韩金祥;王世立;贾金秋;张维东;栾中华;;重组人成骨蛋白-1骨修复材料的毒性研究[J];山东医药;2006年29期
9 甘少磊;冯庆玲;;卡拉胶/纳米羟基磷灰石/胶原可注射骨修复材料的制备与表征[J];中国医学科学院学报;2006年05期
10 郭志敏;陈福;赵恩录;武丽华;;有机-无机杂化材料在骨修复中的应用[J];化工新型材料;2007年07期
11 吴琳;徐兴祥;李波;王禄增;戚忠政;曹小明;田冲;张劲松;;泡沫碳化硅的生物相容性[J];材料研究学报;2008年01期
12 杨萌;陈民芳;王昊;李长义;;骨修复用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66的体内外生物相容性(英文)[J];中国组织工程研究与临床康复;2010年08期
13 赵存举;张长青;;硼酸盐玻璃生物学特性研究进展[J];国际骨科学杂志;2011年04期
14 王德超;郑玉琴;李丽;刘维钢;史晨辉;董金波;孙建华;;牛去细胞骨基质的生物相容性研究[J];颈腰痛杂志;2007年01期
15 石国华;丁诚;龚连生;张宗久;李坚;李钧;金鑫;;壳聚糖/羟基磷灰石纳米复合材料修复骨缺损研究[J];中国现代医学杂志;2007年19期
16 赵荻;黄文旵;;骨修复用生物玻璃复合材料研究进展[J];功能材料;2008年03期
17 凌秀菊;龚兴厚;邱巧锐;;生物降解高分子/羟基磷灰石复合材料研究进展[J];高分子通报;2009年04期
18 王德超;李奎;崔冰;宁宇;程峰;;去抗原异种松质骨材料的生物相容性研究[J];组织工程与重建外科杂志;2009年01期
19 宁江海,刘洪臣,龙建银,毛克亚,王会信;纤维连接蛋白模拟多肽改进碳磷酸钙骨水泥反应性的体外研究[J];中华老年口腔医学杂志;2005年02期
20 蔡开勇;;纳米生物材料及其界面特性对成骨细胞生长影响的研究进展[J];材料导报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李瑞平;;前臂双骨折骨不连的生物学分析[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年
2 李宏宇;梁斌;李丽春;尹东;金先跃;;体外冲击波治疗四肢骨折内固定术后骨不连[A];第十九届中国康协肢残康复学术年会论文选集[C];2010年
3 翟照;范泽义;刘洋;;胫腓骨骨折术后骨不连的非手术治疗[A];全国骨科临床研究新进展研讨会暨学习班论文集[C];2006年
4 毛强;吴岩;李永新;;骨不连的治疗现状及进展[A];浙江省医学会创伤学分会成立大会暨2009年浙江省创伤学术年会论文汇编[C];2009年
5 许硕贵;张春才;王家林;纪方;王冠军;付青格;;尺骨近端骨不连的治疗[A];第十六届全国中西医结合骨伤科学术研讨会暨中西医结合手法治疗骨伤科疾病新进展学习班论文汇编[C];2008年
6 徐尊亚;;骨不连致假关节形成伤残评定的探讨[A];中国法医学会全国第十一次法医临床学学术研讨会论文集[C];2008年
7 王沛涛;张展奎;陈伟全;;长管状骨骨不连18例临床治疗体会[A];第18届中国康协肢残康复学术年会论文选集[C];2009年
8 郑银旺;郑俊;游逸丰;陈鸣;;肱骨干骨不连的原因和治疗[A];2009年浙江省骨科学学术年会论文汇编[C];2009年
9 牛云飞;张春才;禹宝庆;许硕贵;王家林;苏佳灿;张鹏;管华鹏;刘欣伟;李卓东;;重建髁部治疗肱骨髁上髁间严重骨缺损性骨不连[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年
10 苏建华;吴海涛;;后侧钢板治疗肱骨干骨不连28例[A];甘肃省中医药学会2010年会员代表大会暨学术年会论文汇编[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄美娜;可预防骨不连的骨修复用新型形状记忆聚氨酯-脲的研究[D];重庆大学;2010年
2 张乃丽;新型可塑形同种骨修复材料的制备及相关研究[D];南方医科大学;2013年
3 阮长顺;新型骨修复材料可降解哌嗪基聚氨酯脲的研究[D];重庆大学;2011年
4 周奂君;生物活性骨修复材料的构建与生物学响应研究[D];华东理工大学;2011年
5 刘文涛;仿生骨修复支架材料的设计及其成骨诱导机制的研究[D];吉林大学;2013年
6 金合;可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复鼠骨缺损[D];北京中医药大学;2010年
7 戴程隆;用于局部快速止血和骨修复的可降解介孔硅基干凝胶设计制备与性能研究[D];华东理工大学;2011年
8 傅亚;骨修复因子功能化聚乳酸的制备及其生物相容性研究[D];重庆大学;2012年
9 赵建华;骨修复材料PDLLA/HA/DBM的研制及其应用基础研究[D];第三军医大学;2003年
10 滕宇;亲骨性BMP-2活性多肽及其仿生骨修复材料生物活性的实验研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张雅博;钛网成型自体颗粒骨复合骨修复材料修复兔下颌骨缺损的实验研究[D];第四军医大学;2011年
2 赵澎;原位增强型磷酸钙基骨修复材料的制备与性能研究[D];暨南大学;2010年
3 刘高梅;挤出法制备多孔磷酸钙骨修复材料[D];华南理工大学;2011年
4 张晓彦;哌嗪扩链的新型形状记忆聚氨酯脲的研究[D];重庆大学;2012年
5 孙传锋;新型纳米复合骨修复材料明胶—羟基磷灰石—米诺环素(Gel-HA-M)的抗菌性研究[D];安徽医科大学;2011年
6 陈辉玲;骨修复用SMPU电纺薄膜的制备、响应性能及其对成骨细胞生长行为的影响[D];西北农林科技大学;2012年
7 于忠英;重组合异种骨治疗骨不连的长期疗效观察[D];第四军医大学;2012年
8 何钊煊;聚磷酸酯/β-TCP骨修复材料的制备及体外模拟生物矿化[D];华中科技大学;2011年
9 王品品;新型骨修复用反应性聚氨酯的研究[D];重庆大学;2013年
10 张先涛;纳米晶胶原基骨修复材料商业计划[D];清华大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 夏大;厦大用贝壳研制出新型骨修复材料[N];中国海洋报;2010年
2 白文;智能骨修复材料研发有新突破[N];中国医药报;2011年
3 福于;羟基磷灰石基骨修复材料填补国家空白[N];中国渔业报;2010年
4 学生记者 吴婷婷;破译人骨组装“密码” “断骨再生”梦想成真[N];新清华;2009年
5 张梅珍 庄海红;“里应外合”治疗“骨不连”[N];中国医药报;2001年
6 本报记者 赵玲 辑 元直;让“器官再生”成为可能[N];中国医药报;2009年
7 王志振;骨不连,谁之过[N];中国中医药报;2004年
8 张湘生;支架法巧治骨不连[N];大众卫生报;2005年
9 记者 张梅珍;骨不连研究又有进展[N];健康报;2001年
10 冯琳;骨不连与骨缺损研究获奖[N];中国医药报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978