【摘 要】
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外伤、畸形、感染、骨不连或肿瘤切除造成的大段骨缺损修复仍然是临床上面临的一个挑战。目前,自体骨移植或同种异体骨移植已被广泛用于修复这类大段骨缺损,并且在临床应用上取得了喜人的治疗效果。但是,自体骨移植的供体有限并且患者需要承受二次手术的疼痛,特别是面对21世纪的人口老龄化问题,这种被称为“金标准”的骨移植物的应用将受到限制。同种异体骨移植存在发生免疫反应或感染其他疾病的风险。因此,需要考虑开发具有
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外伤、畸形、感染、骨不连或肿瘤切除造成的大段骨缺损修复仍然是临床上面临的一个挑战。目前,自体骨移植或同种异体骨移植已被广泛用于修复这类大段骨缺损,并且在临床应用上取得了喜人的治疗效果。但是,自体骨移植的供体有限并且患者需要承受二次手术的疼痛,特别是面对21世纪的人口老龄化问题,这种被称为“金标准”的骨移植物的应用将受到限制。同种异体骨移植存在发生免疫反应或感染其他疾病的风险。因此,需要考虑开发具有生物活性满足临床需求的替代材料用于替换或修复骨的受损部位。本文从模仿骨的结构和功能的角度出发,将无机的生物活性玻璃掺入到水凝胶体系中,制备出具有增强的机械性能,可促进成骨分化和血管生成的有机-无机复合水凝胶,具体工作内容如下:(1)生物活性玻璃功能化硫酸软骨素水凝胶(ABGNs-CSMA)将氨基化的生物活性玻璃纳米粒子(ABGNs)掺入到甲基丙烯酸酐硫酸软骨素水凝胶(CSMA)中,通过共价交联得到ABGN-CSMA复合水凝胶。具有连通的多孔结构,随着ABGNs含量的增加,复合水凝胶的孔径逐渐减小纯,CSMA水凝胶的孔洞面积为69.59 mm2,当30%ABGNs添加到CSMA水凝胶中后,孔洞平均面积减小到16.57 mm2。在CSMA水凝胶中引入ABGNs增强复合水凝胶的力学性能的同时其羟基磷灰石形成能力也大大提高。另外,体外细胞实验结果表明,ABGN-CSMA复合水凝胶表现出良好的细胞相容性,有利于人脐静脉内皮细胞细胞(HUVEC)的黏附和增殖。并且,ABGN-CSMA水凝胶比纯CSMA水凝胶更有利于血管生成,这一特性有利于骨缺损再生修复。(2)明胶-氧化硫酸软骨素/介孔生物活性玻璃水凝胶(Gel-OCS/MBGNs)基于希夫碱反应开发的可注射的原位自交联明胶-氧化硫酸软骨素(Gel-OCS/MBGNs)水凝胶,在37℃下即可成胶,并且不需要任何引发剂。介孔生物活性玻璃纳米粒子(MBGNs)的引入促进了大分子链和链之间的交联,加速了复合水凝胶的凝胶化过程。随着加入的MBGNs浓度的增加,胶凝时间减少。当MBGNs含量为15%时,在10 s之内就可以成胶。MBGNs在水凝胶中的存在显着提高了力学性能。而且,加入MBGNs后,水凝胶的可注射性没有显着降低。随着MBGNs含量的增加复合水凝胶的孔径逐渐增大,不含MBGNs时其孔径为55 μm,当MBGNs含量为15%时孔径增大到250 μm左右。同时,Gel-OCS/MBGNs水凝胶还表现出良好的羟基磷灰石形成能力和可调控的降解速率。此外,Gel-OCS/MBGNs水凝胶可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,有利于骨髓间充质干细胞的黏附、增殖。在骨缺损修复材料领域有潜在的应用价值。
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