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第一部分丝素/醋酸纤维素同轴电纺膜的制备和材料表征分析 目的: 将丝素蛋白(SF)和聚乙二醇(PEO)以及醋酸纤维素(CA)作为原材料,利用同轴静电纺丝技术制备内层为CA,外层为SF/PEO复合纤维的同轴电纺纤维,同时加入纳米羟基磷灰石(nHAP)以及负载骨形态发生蛋白2(BMP-2),研究其材料表征,并为后续实验提供材料基础。 方法: 采用同轴电纺方法实现丝素/纤维素同轴电纺膜并以外层加入nHAP和BMP-2分为3组,在扫描电镜下观察不同组材料的表面微观结构以及直径大小,在透射电镜下观察材料的同轴结构以及nHAP的混加情况,用傅立叶变换红外光谱仪表征纯CA纤维和三组同轴纤维的红外波谱情况,用力学测试仪测试三组材料以及单纯CA纤维的拉伸情况并计算拉伸模量。 结果: 电纺纤维呈均匀且表面多孔的结构,纤维直径在1-3μm之间,红外光谱和透射电镜显示纤维具有同轴结构并且nHAP位于外层。力学测试发现同轴电纺纤维膜明显比单纯CA纤维膜具有更高的力学强度。 结论: 利用再生丝素溶液可以成功制备同轴电纺纤维膜,该纤维膜能负载nHAP和BMP-2,利用SF对CA进行改性可以改善单纯CA电纺膜力学性质。 第二部分丝素/醋酸纤维素同轴电纺膜的体内及体外成骨实验研究 目的: 利用前述制备的同轴电纺纤维膜与SD大鼠骨髓间充质干细胞共培养,分析其生物相容性;将电纺纤维膜与SD大鼠骨髓间充质干细胞进行诱导分化共培养,分析其体外诱导分化性质;建立SD大鼠的全层颅骨缺损模型,植入上述材料研究其体内成骨特性。 方法: 采用ELISA法测定含BMP-2的材料组的释放情况并计算释放率,用提取自SD大鼠的骨髓间充质干细胞与材料进行共培养,在扫描电镜下观察其细胞黏附情况,用CCK-8法测定细胞增殖,用Transwell板共培养将干细胞和材料成骨诱导分化然后进行 ALP和茜素红染色观察。建立 SD大鼠的全层颅骨缺损模型,植入三组材料后于8周和12周进行取材,用Micro-CT进行三维结构重建和骨含量分析,最后把12周的颅骨标本进行组织病理切片染色。 结果: BMP-2缓释持续释放3周,总释放量约17%;扫描电镜和CCK-8结果表明,细胞在材料上黏附良好并伸展伪足,随时间的推移细胞数量增多,组Ⅱ数量最多;体外成骨诱导实验中,ALP活性和钙结节数量面积从少到多的顺序是组Ⅰ组Ⅱ和组Ⅲ。CT骨含量分析发现随着时间的推移新生骨增多,组间比较发现组Ⅱ和比组Ⅰ的新生骨更多,组Ⅲ比组Ⅰ新生骨更多,且组Ⅲ最多,BV/TV约为27%,组织学染色呈现典型的新生骨形成结构。 结论: 电纺的SF/PEO可以保护因子BMP-2并提供缓释;体外实验表明该材料的亲细胞性,并且加入nHAP可以增强之,负载BMP-2能提高诱导成骨;体内实验表明该材料有成骨特性。