【摘 要】
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研究目的:采用冷冻干燥法制备Cn/BBG复合骨组织工程支架,并对其表面进行了纳米氧化锌的改性。最后,合成一种多功能骨支架。探究其物理、化学表征及进行生物学评价,在体内初步研究ZnO/Cn/BBG复合支架对新西兰大白兔骨组织再生修复及抗菌效果。研究方法:1、采用溶胶-凝胶法合成最适宜的BBG,用壳聚糖溶液作为固化剂,用注射器将Cn/BBG混合液注入模具中制备Cn/BBG复合支架并干燥。利用SEM观察
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研究目的:采用冷冻干燥法制备Cn/BBG复合骨组织工程支架,并对其表面进行了纳米氧化锌的改性。最后,合成一种多功能骨支架。探究其物理、化学表征及进行生物学评价,在体内初步研究ZnO/Cn/BBG复合支架对新西兰大白兔骨组织再生修复及抗菌效果。研究方法:1、采用溶胶-凝胶法合成最适宜的BBG,用壳聚糖溶液作为固化剂,用注射器将Cn/BBG混合液注入模具中制备Cn/BBG复合支架并干燥。利用SEM观察支架的微观形貌,并评价其降解性能。2、采用水热法制备ZnO NPs修饰的Cn/BBG支架。利用扫描电子显微镜观察支架的微观形貌,并评价其降解性能。对复合支架抗菌性及生物相容性等进行体外生物学评价。3、动物实验评估ZnO纳米粒子修饰壳聚糖/硼硅酸盐生物玻璃复合支架的体内抗菌及成骨作用效果。结果:1、通过溶胶-凝胶法成功制备了BBG粉末,从物理状态、和表征特点分析成品,发现的BBG的粉末孔径均一合适、孔隙率高、性能佳。因此确定该BBG粉末适宜进行进一步的体内外实验探究抗菌和骨修复性能。2、通过联合水热法完成ZnO NPs阵列修饰Cn/BBG支架的制备过程。SEM和XRD显示:a.成功镀上ZnO,两种不同形状的新生物覆盖在复合支架上,总体覆盖率都较高。b.XRD直观地验证ZnO/Cn/BBG复合支架表面新长的物质为本研究预期镀上的ZnO,即水热法可以为本研究制备的Cn/BBG支架镀上氧化锌,为制备兼具抗菌与骨修复为一体的骨替代支架提供了新思路。3、在随后的降解实验中我们发现,通过将Cn/BBG和ZnO/Cn/BBG在SBF中浸泡42天来评价其降解性能。Cn/BBG的降解率高于ZnO/Cn/BBG（45%比37%）;这可能是由于在氧化锌修饰过程中支架中的可溶性成分的损失及表明覆盖的ZnO纳米层所致。4、在对ZnO/Cn/BBG复合支架进行体外生物学评价时,正如预期的那样,纳米氧化锌的改性提高了Cn/BBG支架的抗菌效果。抑菌圈试验表明,氧化锌对Cn/BBG支架有明显的抑制区,而不含氧化锌的支架没有明显的抗菌活性。然而,氧化锌表现出一定的毒性,且毒性具有剂量依赖性。死活染色实验表明,在支架离子溶解的刺激下,细胞能在培养皿上贴壁和铺展良好,说明ZnO对生物相容性影响不大。5、手术后对伤口进行X光拍摄,结果表明Cn/BBG+ZnO+Sa组成骨的效果和速度大于Cn/BBG+Sa组,因此验证Cn/BBG/ZnO复合支架具有抗菌作用。但是又小于Cn/BBG组,说明感染后的骨缺损即使加入了ZnO抗菌也会影响到BBG的促进成骨作用。在随后对胫骨实验标本进行HE染色的结果显示,Cn/BBG/ZnO组的样本明显不同,推测氧化锌的加入影响的正常骨形成,机制不明,但是具有非常多的结缔组织软骨组织和骨小梁等,炎性细胞很少。说明ZnO镀层并不影响BBG的促进作用,而且使得复合支架兼具抗菌和骨修复的双重作用。结论:1、本实验成功制备了ZnO/Cn/BBG复合支架,在体外验证了复合支架具有良好的降解性能、抗菌性能以及一定的生物相容性。2、动物试验表明,ZnO/Cn/BBG复合支架具有更好的抗菌性能,纯Cn/BBG复合支架具有更好的成骨性能。这些结果显示了我们提出的ZnO/Cn/BBG复合支架在抗菌和促进成骨方面应用于骨组织工程的巨大潜力。
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