Ⅰ型胶原/大颗粒煅烧骨粉构建软骨组织工程支架最佳比例探索及理化性能初步研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengtao0615
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研究背景目前由交通事故、建筑事故、工伤、肿瘤及各种疾病所导致的软骨缺损病人数量日益增加,如何修复已损失的软骨一直是国内外科研团队研究的热门课题。目前修复方式主要分为两种:自体/异体移植与组织工程软骨。然而软骨自体/异体移植存在供体有限、可移植软骨数量过少、免疫排斥等问题,导致大面积软骨缺损的治疗效果非常有限。软骨组织工程的发现与研究,为软骨缺损的治疗提供了新的治疗方向。组织工程三大重要组成之一就是支架材料的选择,主要分为人工材料和天然材料。人工合成材料优点是价格低廉,力学性能及降解速度可控等,但也存在很多缺点:生物相容性差,有毒试剂残留,降解产物呈酸性从而导致炎症反应等;天然材料因其免疫原性低,降解产物可吸收,生物相容性好,相比人工合成材料具有不可替代的优势。牛煅烧骨粉是自然骨质经由煅烧而形成,与人骨成分相近,主要组成是羟基磷灰石,大量的孔隙通道是其自身结构特点,切具有良好的生物相容性及诱导细胞分化成骨性,其众多的优势使其成为理想的支架材料,是较早被应用于骨及软骨修复的生物材料之一;大颗粒煅烧骨粉相比普通煅烧骨粉,在保有原来优点的基础上,具有更大的孔径结构,更适宜细胞黏附和生长。胶原在人体内普遍存在,是软骨中主要的有机成分,易降解,免疫原性低且易与细胞结合,并且可以诱导软骨细胞向组织分化。因此本研究中,我们拟选用天然材料:I型胶原和大颗粒煅烧骨粉构建组织工程支架,探索胶原/大颗粒煅烧骨粉在支架中的最佳比例,旨在为组织工程软骨的最优支架提供选择。目的构建不同比例大颗粒TBC/Co LⅠ复合支架评价其理化性质及生物学性能,获得最优TBC/ColⅠ比例,为临床上软骨缺损的替代材料提供理论依据。方法(1)酸溶法溶解Ⅰ型胶原,加入大颗粒煅烧骨粉,通过改进后的真空冷冻干燥工艺,辅以交联剂,制备出符合要求的不同胶原/骨粉比例的成形支架。(2)通过在制备过程中的观测和对比,初步挑选出形态相对更好的胶原/骨粉不同比例支架,以进行下一步的详细检测及对比。(3)对选出的支架进行理化性能及生物相容性的测定,包括:支架形态大体观察,SEM微观结构观察,弹性模量及吸水率、孔隙率、密度、降解率的测定、DIO荧光染色观察、动物体内降解实验等。结果(1)Ⅰ型胶原溶解于乙酸中,经改良过的交联以及改良后的冻干工艺后,杂乱无序且较为致密的空间结构,转变为更为有序、孔隙更大、更为疏松的适合细胞附着及生长的结构。(2)通过实验对比不同胶原-骨粉比例所形成的支架,选定胶原浓度为6mg/ml,胶原-骨粉比例为1:7,1:9,1:11制备支架进行下一步对比试验。(3)孔隙率、吸水率、弹性模量、荧光染色观察及动物实验等结果,均显示胶原/骨粉比例为1:9时,支架性能最佳,生物相容性及理化性质更复合组织工程支架的要求。结论(1)成功构建不同比例Ⅰ型胶原/大颗粒煅烧骨粉支架。(2)证明了以6mg/ml的胶原/乙酸溶液浓度,1:9配比是胶原/骨粉最佳比例。通过改进后的混合搅拌工艺及交联、冻干方法,可以获得孔隙率更高,生物相容性更好,降解率更低,弹性模量更强的支架,故更适宜作为一个理想组织工程支架。
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