仿貽貝明膠基雙層水凝膠的性能及其用于骨-軟骨修復(fù)的研究.pdf

1、關(guān)節(jié)創(chuàng)傷引起的疾病非常常見，嚴(yán)重影響人們的生活。然而關(guān)節(jié)軟骨特殊的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其自修復(fù)能力極其有限，研究用于關(guān)節(jié)損傷的修復(fù)材料顯得尤為重要。但是傳統(tǒng)的軟骨缺損修復(fù)各有局限性，而且不能完全恢復(fù)軟骨組織的功能性。水凝膠是一類由親水性高分子形成的高含水網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，因其與關(guān)節(jié)軟骨的細(xì)胞外基質(zhì)組成相似，被研究用于軟骨再生與修復(fù)。明膠基水凝膠因其良好的生物相容性、可生物降解性及固載生物活性因子的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于軟骨組織工程領(lǐng)域。然而，物理交聯(lián)的明膠水

2、凝膠熱穩(wěn)定性差、雙鍵改性后的化學(xué)交聯(lián)明膠水凝膠的力學(xué)性能不足。
　　本論文以生物相容性良好的明膠、聚多巴胺、羥基磷灰石為主體成分，通過對明膠接枝雙鍵改性，在多巴胺與其他聚合物之間的相互作用及原位合成的鈣磷的納米增強(qiáng)作用下，經(jīng)化學(xué)聚合，得到力學(xué)性能良好、可用于骨/軟骨一體化修復(fù)的雙層復(fù)合水凝膠。該雙層水凝膠在上下兩層采用同一主體——MAGel，在聚合過程中界面能夠良好的融合，解決了傳統(tǒng)雙層水凝膠兩層之間結(jié)合力差的問題。主要內(nèi)容分為以

3、下兩個(gè)部分:
　　首先，以甲基丙烯酸酐改性的明膠(MAGel)為基底，引入聚多巴胺(PDA)，并在水凝膠中原位形成納米鈣磷相(CaP)，分別制備了聚多巴胺-明膠水凝膠(MAGel-PDA)，鈣磷-明膠水凝膠(MAGel-CaP)，聚多巴胺/鈣磷-明膠水凝膠(MAGel-PDA/CaP)三種水凝膠。通過調(diào)控多巴胺和鈣磷的含量，優(yōu)化水凝膠的物理化學(xué)性能。壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明摻入3 wt.％的鈣磷和2wt.％的多巴胺可以提高水凝膠的力學(xué)性能

4、(0.72±0.24MPa)，使其具有相對于純明膠水凝膠壓縮強(qiáng)度的3.6倍左右。并研究了這幾種水凝膠的形貌、溶脹、降解和釋放性能，均表現(xiàn)出可以用于關(guān)節(jié)損傷修復(fù)的優(yōu)良性能。
　　其次，通過研究骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、軟骨細(xì)胞在三種水凝膠表面的增殖和分化行為，結(jié)果表明含有多巴胺的樣品組均表現(xiàn)出優(yōu)良的細(xì)胞親和性，在多巴胺的粘附性和鈣磷的誘導(dǎo)作用下，聚多巴胺/鈣磷-明膠水凝膠表現(xiàn)出干細(xì)胞分化的潛力，在生長因子BMP-2的作用下表現(xiàn)出良好的分化能

5、力。
　　最后，選擇以MAGel-PDA水凝膠作為軟骨修復(fù)層，以MAGel-PDA/CaP水凝膠作為軟骨下骨修復(fù)層。將MAGel-PDA與MAGel-PDA/CaP水凝膠預(yù)聚液分上、下層同時(shí)聚合得到雙層復(fù)合水凝膠。另外，為了提高水凝膠的組織誘導(dǎo)性，在水凝膠上層中固載生長因子TGF-β2誘導(dǎo)軟骨再生，在下層中固載BMP-2誘導(dǎo)骨再生。通過植入兔膝關(guān)節(jié)骨/軟骨缺損中，研究該雙層水凝膠體內(nèi)骨/軟骨修復(fù)性能。組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)缺損部位新生的軟