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目的:探讨以纳米羟基磷灰石前体(nano-hydroxyapatite’s precursor nHAP)和胶原作为自组装制备体系,合成具有仿天然骨组成和结构的复合骨修复材料的可行性;以及不同温度、时间和交联方法对复合材料中HA晶体形成的影响。
方法:采用仿生方法,体外自组装制备类骨质复合材料一纳米羟基磷灰石胶原(Nano-hydroxyapatite/collagen nHA/COL)复合物。实验分为两大部分,第一部分即自组装形成复合材料的实验研究。分为(1)4℃实验部分:以纳米羟基磷灰石前体(nano-hydroxyapatite’sprecursornHAP)液、1.5倍模拟体液(Simulated body fluid SBF)作为实验组,分别将胶原海棉(Collagen COL)在4℃冰箱内浸泡于上述2组液体中7天后取出,再进行交联处理;另将胶原海绵先进行交联处理后于4℃冰箱中浸泡于上述2组液体中7天后取出。并以胶原浸泡于去离子水(deionized water DIW)7天、天然骨(Nature bone NB)及未做任何处理的单纯胶原(Pure collagen PC)作为对照; (2)37℃实验部分,实验分为nHAP及1.5SBF两组。将胶原海绵先进行交联处理,然后于37℃恒温箱中浸泡在上述两组液体中,分别于3、7、14天将材料取出。两部分实验所得的材料取出后进行漂洗,后行冷冻干燥,再应用x射线衍射(X-ray diffraction XRD)仪和傅立叶变换红外光谱(Fourier-Transformed Infrared Spectra FTIR)仪行矿化物物相分析,扫描电镜(Scanning Electron Microscopy SEM)进行矿化物形貌观察。第二部分实验:将用不同方法进行交联(GA0.5h、GA24h、GA72h、EDC)的胶原浸泡于1倍的SBF中,分别于1、2、3、4周称重,与最初重量相比,检测交联对胶原降解速度的影响。
结果:1.4℃实验组中,胶原浸泡于nHAP7天后再行交联处理组,胶原上形 成了纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite nHA)晶体,即合成了 纳米羟基磷灰石胶原复合物(nHA/COL),且因交联方法不同所形成的晶体量也有所不同。其余组均为阴性结果。2.37℃实验组中,交联后的胶原浸泡于nHAP3、7、14天后均形成了nHA晶体,因交联方法不同所形成的晶体量也有所不同。且由3天到7天晶体形成的量增加,14天时下降。胶原浸泡于1.5SBF组未发现有nHA晶体形成。
3.37℃实验组与4℃组相比,相同的交联方法所形成的晶体前者优于后者。
4.降解率实验显示,一月内,戊二醛交联30分钟的胶原降解率最高,交联72小时者降解率最低。碳化二亚胺交联的胶原与戊二醛交联24小时降解率居中。
结论:
1.在本实验设计的条件下,纳米羟基磷灰石前体/胶原自组装体系 于1.5倍模拟体液/胶原自组装体系;
2.37℃条件下形成的复合物较4℃条件下的复合物更近似于天然骨;
3.37℃条件下浸泡7天形成的复合物中晶体量最多;
4.随GA交联时间的延长,4℃时复合物中晶体形成的量逐渐减少,37℃时复合物中晶体形成的量逐渐增加;EDC交联方法对复合物形成的影响较大,在促晶体形成方面,GA交联具有优势。