牡蠣殼雙相磷酸鈣-殼聚糖復(fù)合多孔骨修復(fù)支架材料的制備與表征.pdf

1、骨組織工程支架材料一直是生物材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,為骨缺損治療提供了新方法。理想的骨組織工程支架材料不僅應(yīng)具備良好的生物相容性和生物可降解性,還應(yīng)具有三維多孔的貫通結(jié)構(gòu)及易于成型等特點(diǎn),并可為細(xì)胞和組織的生長提供結(jié)構(gòu)支撐,起到引導(dǎo)組織再生作用。雙相磷酸鈣(BCP)是一類由羥基磷灰石(HA)和β-磷酸三鈣(β-TCP)按不同比例混合而成的生物陶瓷材料,具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性,可與自然骨發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)從而形成牢固的骨性結(jié)合。具有

2、適當(dāng)孔徑和孔隙率的多孔BCP支架可增大材料與組織液接觸的表面積,為骨組織的生長提供有利通道和空間,促進(jìn)新生骨組織長入材料內(nèi)部。隨著海洋資源的開發(fā)與應(yīng)用,采用生物質(zhì)碳酸鈣制備磷酸鈣陶瓷已引起人們的廣泛重視。近年來的研究表明,牡蠣殼具有良好的生物相容性,已成為骨修復(fù)材料研究的熱點(diǎn)。但由于牡蠣殼形狀不規(guī)則,缺少適宜骨組織生長的天然多孔結(jié)構(gòu),極大限制了其在骨組織工程支架材料中的應(yīng)用。
　　 本論文首次嘗試將廢棄牡蠣殼原料應(yīng)用到多孔磷酸鈣

3、陶瓷支架材料的制備中。首先通過水熱法將牡蠣殼粉末轉(zhuǎn)化為HA,然后采用有機(jī)模板復(fù)制法制備BCP多孔陶瓷支架,將其浸漬到殼聚糖(CS)溶液中,最后采用冷凍干燥技術(shù)制備BCP/CS復(fù)合多孔骨組織工程支架材料。通過對(duì)BCP/CS多孔支架進(jìn)行理化及生物學(xué)性能表征,考察牡蠣殼原料在骨組織工程支架材料領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。主要研究進(jìn)展及成果如下:
　　 1.僧帽牡蠣殼為方解石型碳酸鈣,在水熱過程中,牡蠣殼粉末通過表面的溶解重結(jié)晶(Dissolut

4、ion-recrystallization)和內(nèi)部的固態(tài)局域規(guī)整離子交換反應(yīng)(Solid-state topotactic ion exchange reacion)轉(zhuǎn)化為牡蠣殼羥基磷灰石(OHA)粉末。SEM、XRD和FTIR分析結(jié)果顯示產(chǎn)物為片狀的碳酸取代的缺鈣型HA納米顆粒。水熱溫度的升高、反應(yīng)時(shí)間的延長及初始磷酸鹽濃度的增加均可促進(jìn)方解石向HA的轉(zhuǎn)化。
　　 2.采用OHA粉末為原料通過有機(jī)模板復(fù)制法制備牡蠣殼雙相磷酸鈣

5、陶瓷(O-HA)多孔支架。理化表征結(jié)果顯示,該支架具有三維貫通的大孔結(jié)構(gòu),孔徑為200～500μm,孔壁表面具有均勻分布的微孔結(jié)構(gòu),孔隙率高達(dá)91.4±1.2％,具有良好的滲透能力,在SBF浸泡實(shí)驗(yàn)中顯示出良好的誘導(dǎo)類骨磷灰石生成能力,與商業(yè)購買HA粉末采用同樣方法制備的多孔支架相比,O-HA多孔支架在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中顯示出更加明顯的促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞粘附與增殖作用,具有良好的細(xì)胞相容性。
　　 3.將O-HA多孔支架浸漬入

6、CS溶液中,通過冷凍干燥法制成BCP/CS復(fù)合多孔支架材料。結(jié)果顯示,BCP/CS復(fù)合支架具有三維貫通的多孔結(jié)構(gòu),孔徑分布均勻,滲透力良好,可對(duì)血液迅速進(jìn)行滲透,孔隙率為76.3～83.4％,抗壓強(qiáng)度為0.46～0.77 Mpa。
　　 4.SBF浸泡實(shí)驗(yàn)表明,BCP/CS復(fù)合多孔支架可誘導(dǎo)類骨磷灰石形成,具有良好的生物活性。細(xì)胞培養(yǎng)表明,BCP/CS多孔支架具有良好的細(xì)胞相容性,有利于前成骨細(xì)胞的粘附與鋪展,具有促進(jìn)前成骨細(xì)胞