论文部分内容阅读
目的: 外伤、肿瘤侵犯、先天畸形等原因造成的眶骨骨折、缺损,由于其易造成眼球移位、眼眶变形甚至视功能障碍等严重并发症而日益引起人们的高度重视。而传统修复骨缺损的方法—自体或异体骨移植,由于来源受限、易发生排异反应等使眶骨缺损的临床治疗受到限制。近年来,人工合成骨替代生物材料由于其良好的生物相容性、力学性能以及骨传导性、骨诱导性而受到研究者们的青睐。本研究以生物活性玻璃作为研究对象,通过引入高分子聚合物及生物交联剂,制备一种新型的生物活性玻璃/高分子聚合物复合的三维多孔支架材料。通过对该支架的理化性能、体外药物释放行为及酶促降解行为的研究;以及通过小鼠颅顶骨前成骨细胞(MC3T3-E1细胞)评价该复合支架的体外细胞相容性,探索该复合支架在眶骨修复治疗方面的潜在应用价值。 方法: 首先通过模板复制法和高温烧结得到45S5生物活性玻璃(45S5 BG)支架,然后通过表面涂层和化学交联的方法对45S5 BG支架进行改性,分别制得45S5生物活性玻璃/壳聚糖-聚乙烯吡咯烷酮(45S5 BG/CS-PVP)和45S5生物活性玻璃/京尼平-壳聚糖-聚乙烯吡咯烷酮(45S5 BG/G-CS-PVP)三维复合多孔支架。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)等表征手段对支架的表面形貌、微观结构以及化学组成进行分析,来验证复合支架的成功制备;通过紫外分光光度计考察复合支架材料的药物释放行为;通过溶菌酶降解实验研究45S5 BG/CS-PVP、45S5BG/G-CS-PVP复合支架的降解行为;选择小鼠颅顶骨前成骨细胞(MC3T3-E1细胞)作为体外细胞相容性的评价对象,通过CCK-8、SEM、活死细胞染色以及激光共聚焦显微镜(LSCM)等表征手段对细胞的粘附增殖、细胞形貌与分布及细胞骨架结构等不同方面进行评价。 结果: 1.孔隙率及交联度 模板法制备的45S5 BG支架孔隙率高达95%,通过茚三酮实验及甘氨酸标准曲线得到交联度约为20%。 2.SEM、FTIR表征 从SEM、FTIR的表征结果来看,45S5 BG、45S5 BG/CS-PVP和45S5BG/G-CS-PVP支架成功制备。并且从SEM结果可以看出,45S5 BG支架具有三维的、开放的、相互贯通的多孔结构,微孔直径大约在200~700μm之间,这种结构将有利于细胞的粘附与增殖。 3.体外药物释放行为 从药物释放曲线可以看出,45S5 BG支架和45S5 BG/CS-PVP支架分别在24h和48 h就已经完成了其全部释放过程,而45S5 BG/G-CS-PVP支架则表现出可控的缓慢的长达7d的药物释放行为。 4.体外酶促降解行为 在45S5 BG/CS-PVP和45S5 BG/G-CS-PVP支架的体外酶促降解过程中,从两者2d和7d的失重率对比的柱状图可以看出,45S5 BG/G-CS-PVP支架具有相对更加缓慢的降解速率,说明京尼平的交联在一定程度上阻止了CS的降解。 5.细胞相容性检测 1)CCK-8结果 用支架的浸提液分别培养MC3T3-E1细胞1d、3d和5d后,通过CCK-8检测发现,45S5 BG和45S5 BG/G-CS-PVP组的细胞存活率明显高于45S5BG/CS-PVP组,并且45S5 BG/G-CS-PVP组具有和45S5 BG组相似的细胞存活率,说明45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的细胞相容性。 2)SEM结果 在MC3T3-E1细胞与支架共同培养4d和7d后,SEM可以发现培养4d后,45S5 BG/G-CS-PVP、45S5 BG支架与45S5 BG/CS-PVP支架相比,前两种支架上细胞的伸展性较好,并且培养到7d时,这两种支架上邻近的细胞间交互连接成片,表明45S5 BG/G-CS-PVP与45S5 BG支架均具有良好的细胞相容性,与CCK-8的结果相一致。 3)活死细胞荧光染色及LSCM结果 活死细胞染色与LSCM结果均显示MC3T3-E1细胞在三种支架浸提液中培养1d、3d和5d后生长良好并且增殖明显。但45S5 BG/G-CS-PVP与45S5 BG支架组明显优于45S5 BG/CS-PVP支架组。同时,LSCM可见细胞存在大量微丝,细胞边缘伸出明显细长的丝状伪足。实验结果与CCK-8及SEM均一致,表明所制备的45S5 BG/G-CS-PVP支架具有良好的细胞相容性。 结论: 本研究首先通过模板复制法和高温烧结技术制备了45S5 BG支架,通过对45S5 BG支架涂层G-CS-PVP溶液制备得到45S5 BG/G-CS-PVP三维支架。所制备的支架具有良好的多孔结构;通过与MC3T3-E1细胞的共培养,研究发现45S5BG/G-CS-PVP支架具有良好的细胞相容性,可以促进细胞的粘附与生长。此外,45S5 BG/G-CS-PVP支架具有可控的药物缓释行为,释放时间长达7天,使该支架作为药物载体植入体内发挥抗感染、免疫抑制等作用成为可能。该支架在溶菌酶溶液中的降解速率由于京尼平与壳聚糖的交联而明显减慢,避免了因聚合物降解造成支架的力学性能降低。上述结论表明:45S5 BG/G-CS-PVP三维复合多孔支架作为眶骨缺损的生物替代修复材料植入眼内修复眶骨缺损具有可行性。