仿貽貝nHAOSA可注射水凝膠的構(gòu)建及促骨修復(fù)的效果研究.x課件

仿貽貝nHA/OSA可注射水凝膠的構(gòu)建及促骨修復(fù)的效果研究目的在骨缺損的臨床治療中,傳統(tǒng)的方法是通過開放性手術(shù)植入骨修復(fù)材料。然而,大多數(shù)骨缺損的形狀都不規(guī)則,臨床上常用的條狀或顆粒狀的骨修復(fù)材料無法很好地將整個(gè)缺損腔充填,從而不能與周圍骨組織之間形成良好的接觸,故影響骨的愈合和再生。近年來,生物學(xué)固定(biologicalosteosynthesis,BO)原則得到了廣泛的認(rèn)可,伴隨著骨科微創(chuàng)技術(shù)的飛速發(fā)展,微創(chuàng)手術(shù)結(jié)合局部注射骨修復(fù)材料的方法用于骨缺損,尤其是腔隙性骨缺損的治療得到了越來越多的重視。它不僅解決了骨缺損材料的充填問題,還避免了開放性手術(shù)帶來的一系列并發(fā)癥,如感染、皮膚壞死等。目前臨床上較為常用的可注射骨修復(fù)材料主要是磷酸鈣骨水泥(CPC)和α-半水硫酸鈣(CSH)。其中,CPC的生物相容性好,能在生理?xiàng)l件下自固化形成,所形成的材料具有骨傳導(dǎo)性好,能夠載藥等優(yōu)點(diǎn);CSH在與水結(jié)合后可轉(zhuǎn)化成力學(xué)強(qiáng)度很高的二水硫酸鈣(CSD),有良好的可塑性,可注射性能優(yōu)良。但二者在臨床應(yīng)用過程中都具有一些缺點(diǎn),如:CPC的可注射性能差,接觸體液易崩解;而CSH降解速率過快,骨誘導(dǎo)性能也較差等。因此,研究新型的可注射骨修復(fù)材料迫在眉睫?；诜律鷮W(xué)原理,天然高分子水凝膠與羥基磷灰石復(fù)合構(gòu)建可注射骨修復(fù)水凝膠是一種理想的方案,但目前研究及臨床應(yīng)用中,尚缺乏性能優(yōu)異的可注射骨修復(fù)水凝膠。本文旨在研究一種性能優(yōu)異的新型可注射骨修復(fù)水凝膠。方法本論文以生物相容性良好的氧化海藻酸鈉(oxidizedsodiumalginate,OSA)、明膠(gelatin,Gel)、聚多巴胺(polydopamine,PDA)、羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)為主體成分,擬在溫和的反應(yīng)條件下制備一種可注射的骨修復(fù)水凝膠:首先,用多巴胺(dopamine,DA)修飾HA納米顆粒,DA在聚合的過程中可在HA納米顆粒表面形成PDA層,從而形成PDA修飾的HA納米顆粒(polydopamine-decoratednano-hydroxyapatite,PHA),再將其引入到氧化海藻酸鈉和明膠的席夫堿反應(yīng)(Schiffbasereaction)體系當(dāng)中。隨后,通過篩選、優(yōu)化PHA的濃度范圍來研究其可注射性,使其適用于臨床操作,并研究不同水凝膠的形貌、力學(xué)、溶脹、降解和緩釋性能等,以求滿足臨床的需要。其次,通過將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs)與不同組分、濃度的水凝膠進(jìn)行共培養(yǎng),研究BMSCs在水凝膠表面的粘附、增殖和分化行為,以考察OSA-Gel-PHA水凝膠的細(xì)胞毒性以及促進(jìn)成骨分化的能力;通過建立動(dòng)物體內(nèi)骨缺損模型,并將這種水凝膠注射到骨缺損處并修復(fù)12周來考察水凝膠的骨修復(fù)能力。結(jié)果通過以上研究,我們得到以下結(jié)果:1、試管倒置實(shí)驗(yàn)及流變學(xué)測試的研究結(jié)果表明,在優(yōu)化的PHA濃度范圍內(nèi),水凝膠的凝膠時(shí)間適用于臨床的操作。2、掃描電鏡觀察、壓縮測試、流變學(xué)測試、溶脹率測試以及降解速率測試的研究結(jié)果表明,PHA的加入不僅使水凝膠的形貌由孔狀變?yōu)閷訝?還提高了水凝膠的壓縮強(qiáng)度、韌性、彈性模量、儲(chǔ)能模量,并且降低了水凝膠的溶脹性能和降解速率,使其更有利于臨床操作。3、裝載并緩釋BMP-2實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明,PHA的加入能明顯緩釋BMP-2,不僅避免了BMP-2突釋的毒性,還能持續(xù)促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。4、激光共聚焦檢測、MTT實(shí)驗(yàn)以及堿性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)檢測的研究結(jié)果表明,PHA的加入不僅無細(xì)胞毒性,還能促進(jìn)BMSCs的粘附、增殖和成骨分化,并且在PHA允許的范圍之內(nèi),其濃度越高,水凝膠促細(xì)胞粘附、增殖和成骨分化的效果越好。5、體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明,PHA的加入賦予了水凝膠良好的骨修復(fù)性能,并且在PHA允許的范圍之內(nèi),其濃度越高,水凝膠的骨修復(fù)性能越好,骨的成熟度也越高。結(jié)論1、OSA-Gel-PHA水凝膠的可注射性能和材料學(xué)性能達(dá)到臨床應(yīng)用要求。通過篩選,10wt%和15wt%PHA水凝膠的凝膠時(shí)間適用于臨床的操作。所制得的水凝膠在力學(xué)、溶脹以及降解性能上都有所提高,還能緩釋BMP-2生長因子,適用于臨床。2、OSA-Gel-PHA水凝膠能明顯促進(jìn)BMSCs的粘附、增殖