取向多孔功能性支架的构建及促成骨性能的研究

作     者：黄军海 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：廖立琼

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：骨组织工程 微球 晶胶 L-苏糖酸镁 骨再生 

摘      要：骨是人体的重要组成部分,起着支撑和保护等作用。然而,创伤性损伤等因素会造成骨缺损愈合困难。骨组织工程通过植入支架材料致力于实现缺损骨组织结构和功能的重建。理想的支架材料一般具有仿生结构,并且可以同时对骨、血管和神经进行修复。晶胶是一种结合了冷冻技术制备的水凝胶材料,其具有高度的孔连通性。因此,本研究制备了具有取向大孔仿生结构和可缓释Mg的微球-晶胶复合物,在体内外探究了其对骨、血管和神经的再生的影响。主要研究内容如下:第一章简述了骨组织工程的基本内容、具体介绍了骨组织工程支架常用的材料(天然高分子材料、合成高分子材料和生物陶瓷材料)和性能要求(取向仿生结构、孔径、生物相容性和促组织再生性能)。然后,介绍了骨组织工程支架的性能要求以及Mg对骨再生、血管再生和神经再生的影响。最后,提出了本工作的选题思想及研究内容。第二章中以降冰片烯修饰的明胶(GB)、负载了 L-苏糖酸镁的壳聚糖/海藻酸钠微球(MgT-MCS)和二硫苏糖醇(DTT)为预聚体,采用双向冷冻法制备了具有取向结构的微球-晶胶复合物(MgT-MCS/GB)。该复合物具有取向大孔(100μm)结构,可在28天内缓释Mg。该复合物还具有高平衡溶胀率,物质交换速率较快。第三章中探究了不同Mg浓度的MgT-MCS/GB对成骨分化、血管化和神经分化的影响。实验结果表明:(1)该复合物具有良好的生物相容性。(2)含有较高浓度的Mg的100MgT-MCS/GB组可以显著促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化,提高碱性磷酸酶活性,促进成骨相关基因的表达;(3)较高浓度的Mg可以促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的迁移和小管形成;(4)较高浓度的Mg可以促进大鼠雪旺细胞(RSC96)的迁移和神经细胞的分化。第四章中验证了 MgT-MCS/GB晶胶复合物可以促进体内骨再生。Micro-CT图像、HE染色、Masson染色和OCN的免疫组化染色结果显示,取向大孔结构和Mg可以协同促进新生骨的形成。CD31免疫组化染色结果显示取向大孔结构和Mg可以协同促进血管化,NGF免疫组化染色结果显示Mg可以促进神经再生。综上所述,本研究制备了具有取向大孔结构和可缓释Mg的晶胶复合物,并验证了其可以同时促进骨再生、血管化和神经再生,通过血管-神经-骨耦合以达到骨缺损修复。