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聚丙交酯—乙交酯(PLGA)共聚和物组织工程支架的实验研究

高成杰  
【摘要】: 目的 尝试使用一种新型工艺制作三维结构良好的泡沫状PLGA支架,构建符合骨组织工程需要的基质材料。针对支架进行基本降解性能研究,考察PLGA支架在医用酒精消毒过程中物理形态改变;在此基础上对支架内部进行改性并构建细胞因子控制释放系统,优化材料表面特性、改善支架的亲水性并稳定释放细胞因子。通过研究将细胞诱导因素与细胞因子有机结合,提高组织工程支架的使用性能,为将来在矫形外科临床的应用做准备。 方法 将粉碎的PLGA聚和物和氯化钠颗粒按质量比1:16和1:20(粒径为200-250μm)均匀混合,采用低热高压法制作泡沫状支架并进行如下实验: 1.PLGA支架的三维结构研究。计算平均开孔率、空隙率、氯化钠沥清时间,并进行支架表面与内部孔径和空隙开放情况的扫描电镜观察。 2.支架体外降解实验。将不同空隙率材料置入生理盐水中,在37℃孵浴1-8周,比较各组pH值、质量、固有粘滞系数、体积及抗压强度的变化。 3.改性与亲水性研究。采用海藻酸钙对支架内部结构进行修饰,针对对照组、酒精处理组和藻酸钙改性组进行亲水性研究,测定24小时内各组支架体积含水量的变化。比较改性后支架抗压缩强度变化。 4.酒精对支架物理形态影响研究。统计75%酒精消毒25小时内,支架质量和体积等在每2.5小时内的缩减状况。 5.控制释放动力学研究。采用支架内部结合的藻酸钙凝胶作为细胞因子控制释放系统。将分别结合有BMP和VEGF不同空隙率支架,一式三份在37℃液体中孵浴。定时采样,以Western blotting法测量细胞因子释放状况。 结 果 1.不同质量比的两组支架开放空隙率均取得了预期结果,分别为 908土 1.2%和 92.2土 0.9%,开孔率为 98.8土 0.3%和 99刀土 0.2%,平均氯化钠 沥清时问为12厂土0.7小时,SEM扫描孔径在200-250 v。,空隙连通性良好。 2.不同空隙率的支架抗压缩强度、降解液酸度变化在卜 周存在显著 性差异:固有粘滞系数、质量变化在整个时间内均存在显著性差异:两组样 品间体积变化在3七周具有显著性差异中刃.05)。高空隙率支架在体外降 解过程中表现出较好的稳定性。 3.经过藻酸钙改性后的支架亲水性能得到良好改善,体积含水量在24 小时内保持在5O朋%之间,区组、组内比较无显著性差异中劝刀5);酒精 处理后吸水率达到个12%之间,显著高于对照组的2-10%,区组和组内比较 均存在显著性差异(卜.仍)。支架经过藻酸钙和酒精处理后抗压缩强度显 著提高(P<0.05)。 4.持续酒精消毒可以在17.5小时内造成支架的部分质量丢夫,低空隙 率支架质量丢失显著中叨.05)。持续酒精消毒5小时之后支架体积逐渐缩 减,至第25小时体积缩减为原来的70-75%,具有统计学意义;其中高空隙 率支架体积变化更明显(P<0.05)。 5.藻酸钙改性后,支架在细胞因子控制释放性能上与空隙率有关,高 空隙率支架释放较快,但均能够维持49大。BMP在第1、3大释放程度显著 低于后期,在第7大后逐渐达到高峰,维持到第4周后逐渐减少;其中高空 隙率支架释放高峰期可维持至第42天,而且在全部释放过程中都能够高效能 释放(p<0.05)。VEGF在释放过程中表现出与BMP类似趋势。 结 论 1.低热高压法可以作为一种新型工艺用于制作三维结构精确控制的泡 沫性PLGA支架;支架空隙率、开孔率和内部孔径由成孔颗粒控制。 2.PLGA支架在体外降解卜 周内具有良好的结构稳定性,可以在移植 修复的早期内发挥支持作用。 3.利用藻酸钙对支架材料表征进行改性可以显著改善其亲水性,并巨 -3 增加支架的生物力学性能。 4.采用酒精消毒,PLGA支架在溶液中的时间控制在5小时以内,否则 将导致支架塌陷。酒精处理后的支架初始生物力学性能将得到一定改善。 5.藻酸钙作为控制释放材料可以保障骨修复早期的外源性细胞因子的 稳定供给,可以防止在液体环境中细胞因子在第13天大量释放。支架的释 放性能可以在第7-28天高效维持,并且持续至第49天。


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