【摘 要】
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目的:天然多糖可注射水凝胶在骨修复中表现出良好的应用前景,但存在骨再生活性低及力学强度不足的问题,本论文将纳米氧化镁颗粒复合到新合成的壳聚糖水溶液中制备可注射水凝胶,并研究不同含量氧化镁对水凝胶理化性能及骨再生性能的影响规律,从中得到最佳骨修复材料。方法:首先对壳聚糖进行甲基丙烯酸酐和磷酸肌酸改性,通过一步冻干法制得水溶性良好的壳聚糖衍生物（Chitosan modified by methacr
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目的:天然多糖可注射水凝胶在骨修复中表现出良好的应用前景,但存在骨再生活性低及力学强度不足的问题,本论文将纳米氧化镁颗粒复合到新合成的壳聚糖水溶液中制备可注射水凝胶,并研究不同含量氧化镁对水凝胶理化性能及骨再生性能的影响规律,从中得到最佳骨修复材料。方法:首先对壳聚糖进行甲基丙烯酸酐和磷酸肌酸改性,通过一步冻干法制得水溶性良好的壳聚糖衍生物（Chitosan modified by methacrylic anhydride and phosphocreatine,CSMP）,然后将氧化镁纳米颗粒复合到CSMP水溶液中,通过磷酸基团与镁之间的超分子结合形成可注射水凝胶（CSMP-Mg O）。检测水凝胶物理化学性能,如微观形貌、化学组成、流变性能、抗压性能及去离子水中抗溶胀性能等;研究水凝胶在磷酸盐缓冲液（PBS）中的体外降解行为,研究水凝胶在过饱和磷酸钙溶液的钙磷盐沉积性能。研究水凝胶与前成骨细胞（MC3T3-E1）共培养时的细胞活性,利用碱性磷酸酶活性（ALP）及茜素红染色研究水凝胶对前成骨细胞成骨分化行为,并测定成骨相关m RNA（BSP、OPN、Osterix）表达水平;研究水凝胶与内皮细胞（HUVECs）共培养时促进细胞血管生成能力;利用蛋白印迹法和免疫荧光法研究水凝胶对巨噬细胞（M（?））极化的影响;最后将水凝胶植入SD大鼠颅骨缺损（直径5mm）部位4周和12周,然后利用影像学及组织学染色测定水凝胶体内骨修复性能。结果:扫描电镜结果显示冻干水凝胶呈现多孔结构,孔径范围为50至100μm。可注射超分子水凝胶CSMP-Mg O（2.5,5,10）抗溶胀性能及抗压性能优于化学交联水凝胶CSMP和CSMP-Mg O（0.5）,且镁离子以稳定持续的速度释放;CSMP-Mg O促成磷酸钙（羟基磷灰石（HA）和磷酸四钙（TTCP））的沉积且随氧化镁含量增加钙磷盐沉积更多;不同镁含量水凝胶均未对MC3T3-E1细胞造成毒性;相比于化学交联水凝胶,可注射水凝胶可显著促进MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶的表达及钙结节的形成,并显著上调促成骨相关基因BSP、OPN和Osterix的m RNA表达;成管实验结果表明,可注射水凝胶可显著促进HUVECs管状的形成;巨噬细胞实验结果表明,相比于对照组和化学交联水凝胶,可注射水凝胶可显著促进巨噬细胞M2型极化蛋白（Arg1）的表达。4周和12周动物体内实验结果表明,植入CSMP-Mg O（2.5,5）水凝胶组的骨密度和骨小梁体积分数（Micro-CT结果）及新生骨与宿主骨之间的力学强度显著高于对照组和CSMP组;组织切片结果显示,植入CSMP-Mg O（2.5,5）水凝胶的细胞数量、新骨生成数量、成骨蛋白（OCN）及成血管蛋白（CD31）表达水平均高于对照组及CSMP组,其中CSMP-Mg O（5）组效果最佳。结论:含镁可注射水凝胶相比化学交联水凝胶表现出良好的骨再生性能及增强的力学强度,其中CSMP-Mg O（5）展现出较好的抗压强度、成骨、成血管和免疫调节性能,在骨缺损修复中展现出良好的应用前景。
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