摘要
人工合成骨替代材料对骨缺损的治疗至关重要,天然骨是由有序排列的胶原纤维和骨磷灰石组成的复合物,单纯的有机或无机材料很难满足临床上对于骨修复材料的生物性能及力学性能的综合要求。理想的骨修复材料,应当具有良好的生物相容性和生物活性,同时,其力学性能应与天然骨相当或稍优于天然骨。因此,设计和制备更接近骨矿物组成的仿生复合材料成为当前骨组织修复材料的研究热点。 本文从仿生的角度出发,选择壳聚糖(CS)与羟基磷灰石(HA)复合体系为研究对象。HA是骨组织的主要无机成分,具有优秀的生物性能,能够与骨组织形成化学键合,但其脆性和不易加工性限制了其应用。CS是一种天然的生物可降解多糖,将其与HA复合,不仅能够克服HA的脆性,而且材料的降解又可为细胞及组织的长入提供空间,从而促进新骨的生成,使植入物与骨组织间的结合更为牢固。通过溶液混合及冷冻干燥法制备了壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)多孔支架材料,采用场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱分析及X射线衍射光谱分析对其形貌及结构进行了表征,并研究了CS黏度、HA含量以及交联度对支架性能的影响。当[η]CS=5.75×104,HA含量为65%,交联度为10%时,所制得的支架弯曲强度为20MPa,孔隙率为60%,孔结构均匀且孔洞相互贯通,孔径约100~150μm,满足骨修复材料的要求。 中药淫羊藿苷(Icariin)能够帮助成骨细胞的形成,促进骨组织再生,可作为一种骨诱导活性因子用于骨修复治疗。本研究将已制得的CS/HA支架材料作为淫羊藿苷的药物载体,研究了其载药量与体外药物释放行为。淫羊藿苷与CS之间的氢键作用使药物很容易进入并吸附于支架的孔洞网络中,药物在PBS缓冲液中的释放较快,支架载药量为10-6mmol/cm3时,48h时淫羊藿苷释放量达到65%。 为了进一步改善淫羊藿苷的释放行为,采用RAFT聚合法合成了PAA-PEG及PNIPAAm-PEG嵌段共聚物,将其自组装为胶束后作为淫羊藿苷的药物载体。用傅里叶红外光谱分析、核磁共振氢谱分析、凝胶渗透色谱、动态光散射技术、场发射扫描电镜等对共聚物胶束的结构及形貌进行了表征,并研究了载药胶束的药物释放行为。PNIPAAm-PEG具有温度敏感性,可通过改变两嵌段比例调节其低临界溶解温度,载药胶束的药物释放具有温度可控性。将载药胶束与CS/HA支架进行复合,得到可控释淫羊藿苷复合骨修复支架Icariin-PAA-PEG-CS/HA及Icariin-PNIPAAm-PEG-CS/HA。体外药物释放实验结果表明,加入共聚物胶束能够显著降低淫羊藿苷在介质中的释放速率及单位时间内的药物释放量,载药量为10-6mmol/cm3时,120h时淫羊藿苷释放量仅为25%~30%,可满足对于骨组织损伤及骨科疾病的修复与治疗功能。
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