羟基磷灰石/壳聚糖仿生支架材料的制备及其性能研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jack1978
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磷酸钙与壳聚糖的复合材料已有许多文献报道,结果表明材料的多孔性与机械强度成相互制约的关系。本论文采用不同的方法构建了羟基磷灰石/壳聚糖材料(chitosan/hydroxyapatite, HA/CS),同时对所制备的材料的各项性能指标进行了测试,如材料的载药缓释性能、吸水性、降解失重率、机械性能、生物兼容性等等。柚皮苷药物具有促进骨细胞增殖分化的功效,常应用于骨损伤愈合实验中,因此将该药物引入载药材料中以探讨其性能。首先,本文以共沉淀法制备了壳聚糖(chitosan,CS)质量分数为10%、20%、30%的壳聚糖/羟基磷灰石-柚皮苷(chitosan/hydroxyapatite-naringin, HA/CS-N)缓释材料,以SEM、IR和XRD对材料进行了表征,同时研究了材料的机械性能、体外降解行为以及药物缓释行为。1R和XRD结果表明,缓释材料的无机相为部分碳酸化的低结晶度羟基磷灰石,与天然骨相似。SEM结果显示材料中羟基磷灰石(hydroxyapatite-N, HA)呈片状结晶。机械性能测试结果表明,缓释材料具有良好的力学性能。随着缓释材料中壳聚糖含量的增大,材料吸水率随之增大。体外缓释及体外降解行为研究结果表明HA/CS对柚皮苷有良好的缓释效果,其药物释放速率以及降解速率随壳聚糖含量的增大而增大。HA/CS-N缓释材料做为载药人工骨替代材料具有良好的应用前景。其次,以酶法制备了更具仿生意义的壳聚糖/羟基磷灰石,并采用3D打印模板可控地构建了10%壳聚糖/羟基磷灰石蜂巢结构多孔材料,该材料具有良好的多孔性和机械强度。以SEM对材料形貌进行观察,并测试了材料的机械性能、孔隙率、体外降解失重率、材料吸水率。通过材料的细胞毒性初步生物学评价,蜂巢状HA/CS支架材料毒性等级为Ⅰ级,符合细胞毒性要求,为无细胞毒性材料。通过不同时间段所拍取的MC3T3-E1成骨细胞与支架材料共培养的SEM照片,MC3T3-E1细胞在支架材料表面呈现成纤维状生长,突起多且长。通过MC3T3-E1成骨细胞与蜂巢结构HA/CS支架材料的共培养,测试5d后碱性磷酸酶及总蛋白测定,虽然结果表明蜂巢结构HA/CS支架对ALP活性影响不大,但总蛋白含量却有所提升,说明MC3T3-E1成骨细胞在该材料上蛋白分泌活动旺盛,细胞增殖态势良好。研究表明,具有的蜂巢结构的HA/CS支架有应用于骨组织工程替代材料的潜力。
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