西北工業(yè)大學碩士學位論文 摘要 摘要 組織工程支架是組織工程中重要的研究對象之一，其支架在體內(nèi)的降解速率 能否與生長組織部位修復速率相匹配是組織工程支架能否臨床應用的關(guān)鍵因素之 一。聚b 羥基丁酸酯( p 珊) 是良好的組織工程支架材料之一，但降解速率較慢 的特點影響了其在組織工程中的進一步應用。本文針對p h b 降解速率慢的不足， 從影響材料結(jié)晶度的因素考慮，將p h b 與生物相容性好的聚乳酸( p u a ) 及聚 氧乙烯( p e o ) 共混改性，通過調(diào)整其比例以調(diào)控p h b 的降解速率。另外，結(jié)合 溶劑澆鑄粒子濾出法制備組織工程支架的優(yōu)點，初步探討研究了一種新的制備組 織工程支架的方法，并考察了支架在動物體內(nèi)的降解情況。 實驗運用d s c 、p o m 、s e m 手段研究了p 船p u a 及p i , i b p l l a p e o 共混 體系的相容性、冷結(jié)晶性及結(jié)晶度的變化情況及其在溶菌酶p b s 緩沖溶液中的降 解情況，結(jié)果表明，p h b 與p l l a 有一定的相容性，p e o 的加入提高了p h b 與 p l l a 的相容性；p t - i b 與p u a 共混，各組分的冷結(jié)晶溫度不變，p i - i b 的冷結(jié)晶 速率不受p l l a 的影響，而p l l a 冷結(jié)晶速率隨p h i l 含量增大而加快，共混體系 的結(jié)晶度隨p u a 的含量的增多而變?。粚衟 e o 的p h b p l l a 共混體系，p h b 與p u a 的冷結(jié)晶溫度都有減??；p u a 含量小于5 0 時，共混體系的降解速率要 慢于純的p i - i b ，p l l a 含量為5 0 時，p h b 體系的降解速率 p i - i b 。當p h b 中加入等份的 p u a 膜片較之純p h b 膜片降解速率提高，這可認為是p h b p l l a ( 1 ：1 ) 共混體 系的結(jié)晶度的下降，從而利于水可以滲透到無定形區(qū)；而當p l l a 加入的含量 p h b p l l a ( i ：1 1 p h b ；當p l l a 含量 5 0 時，共混體系的降解速率要 較純p i - i b 慢，當p l l a 含量為5 0 時，共混體系的降解速率要快于純p i - i b ；含量 為5 p e o 的p h b p l l a ( i ：1 ) 共混體系降解速率較未加p e o 的共混體系快，另 外在降解時間9 0 天內(nèi)，共混體系的降解速率要高于p l l a 膜片，而降解1 2 0 天后， 共混體系殘留量要高于p l l a 。從共混體系降解不同周期的d s c 圖中，可知純的 組分與共混組分的結(jié)晶度均隨降解周期的增長而減小，各組分的冷結(jié)晶焓與冷結(jié) 晶溫度都有了顯著的降低，而含有5 的p e o 的p h b p l l a ( 1 ：1 ) 共混體系，降 解1 2 0 天后，p h b 組分冷結(jié)晶溫度升高，p l l a 組分冷結(jié)晶溫度向p h b 靠攏，共 混體系的熔融溫度也有所下降低，這表明共混體系與未加入p e o 共混體系比較， 體系隨降解周期增長，p l l a 與p h b 的相容性幾乎可以完全相容，同時說明了p e o 的加入可以很好的提高p 皿p l l a 的降解速率。共混體系膜片降解若干周期的 s e m 電鏡圖表明，p h b 在溶菌酶伊b s 緩沖溶液中是酶促水解機制，而p l l a 在其 中主要是水解機制；p 既p l l a ( 1 ：1 ) 與含有5 p e o 的p h b p u a ( 1 ：1 ) 共混 體系均較純組分p h b 降解要快，且p h b p l l 加e o 更顯著。 通過用p l l a 和p e o 對p h b 的物理共混改性及體外降解實驗發(fā)現(xiàn)，當共混的 p l l a 含量小于5 0 時，共混體系的降解速率比純的p h b 慢，而當p l l a 在共混 體系中的含量為5 0 時，p h b 的降解速率才可以得到提高，p e o 的加入不但有助 于提高p h b 與p l l a 的相容性，而且提高其共混體系的降解速率。因此，可以通 過p h b 與p l l a 的共混比例及其加入p e o 組分，來調(diào)控材料的降解速率，從而滿 足組織工程對不同支架的降解性能的要求。 西北工業(yè)大學碩士學位論文第四章支架的制備及其在體內(nèi)的降解研究 第四章支架的制備及其在體內(nèi)的降解研究 組織工程多孔支架的制備是組織工程的重要環(huán)節(jié)，有研究表明聚合物多孔支 架在三個尺度范圍可以控制組織的生長和發(fā)育。首先，大尺度范圍( m - - a m ) 決 定工程組織的形狀和大??；其次，支架的孔隙形態(tài)結(jié)構(gòu)和大小( 郵1 ) 調(diào)節(jié)細胞的 遷移與生長；最后，用于制造支架材料的表面物理化學性質(zhì)( 姍) 調(diào)節(jié)與其接觸 的細胞的黏附、鋪展與基因的表達過程。 到目前已發(fā)展出多種制備方法，主要有溶劑澆鑄，粒子濾出法伊7 1 、纖維網(wǎng)固定 法【弼l 、冷凍干燥法嗍、氣體發(fā)泡法【1 0 0 】、和熱誘導相分離【1 0 1 1 、快速成型法【1 0 2 1 等。 在這些方法中，纖維網(wǎng)固定法形成的支架孔隙尺寸大，且孔與孔之間是相通的， 但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，應用時易變形，采用此法制備的支架多用于軟組織的再生，不 適合硬組織的再生；乳液冷凍干燥法、氣體發(fā)泡法制備的支架的孔多是閉孔，孔 的尺寸一般不大于1 0 0l lm ，較適合用于制備微孔材料，很難滿足組織工程支架使 用要求；相比較而言，溶劑澆鑄粒子濾出法，采用氯化鈉等可溶性粒子做造孔劑， 可制得具有連通孔隙好的多孔支架，且空隙大小和結(jié)構(gòu)，可以通過控制造孔劑的 顆粒大小和加入量來調(diào)節(jié)，所用設備簡單，因而得到廣泛的應用，但也存在著一 些問題，如此法制備的支架多是膜片，厚度不超過2 m m ，致孔劑有殘留等。 針對以上所述方法的優(yōu)缺點，本章將采用溶劑澆注粒子濾出法制備出一定尺 寸的膜片，然后將其與紡織出的纖維進行復合而制備出合宜的多孔三維支架，進 而考察其制備該支架的工藝特點和支架結(jié)構(gòu)及其與軟骨細胞的相容性情況，為制 各出降解速度可調(diào)控的支架做出初步探索。 4 1 實驗部分 4 1 1 主要實驗材料及設備 實驗材料：聚p 羥基丁酸酯( p 皿) 為西北大學生命科學院合成鵠t d x j 礦，純 度為9 9 ，菌種為園菌種為園褐固氮菌( 3 - 3 ；左旋聚乳酸( p l l a ) ，由本實驗室合 成，版，1 3 0 5 ，分布指數(shù)：1 4 ；聚氧乙烯( p e o ) 缸1 5 1 0 6 ，上海樹脂研究 所；三氯甲烷( c h c h ) ，分析純，西安化學試劑廠；氯化鈉，陜西省鹽業(yè)總公司 主要設備：纖維紡織設備( 自制) ，掃描電子顯微鏡( s e m ) ，s 5 7 0 型，日本 玎m 坨h 。旋轉(zhuǎn)粘度計，n d j 7 9 型，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司。 西北工業(yè)大學碩士學位論文第四章支架的制各及其在體內(nèi)的降解研究 4 1 2 多孔支架的制備 ( 1 ) 多孔膜片的制備 該實驗方法采用最經(jīng)典的溶劑澆鑄粒子濾出法，其制備步驟如下：將p h b 溶 解于一定的三氯甲烷溶劑中，待充分溶解后，然后按一定比例加入經(jīng)過研磨且過 篩后的氯化鈉顆粒，混合均勻并倒入模具中制備樣片；將樣片和模具一起放置空 氣中4 8 小時，讓三氯甲烷溶劑自然揮發(fā)，然后再將其樣片與模具放置于真空干燥 箱內(nèi)干燥2 4 小時，除去殘留的溶劑；從模具中取出樣品( p m 氯化鈉復合物) 放 入蒸餾水中浸泡4 8 小時以溶去氯化鈉，每隔6 小時換一次水；溶去氯化鈉的p i - i b 膜片在室溫下干燥2 4 小時，然后置于真空干燥箱中干燥2 4 小時，即得到p h b 多 孔膜片，最后將膜片封裝于干凈的塑料袋中，放入干燥皿中待用。p l l a 多孔膜片 與p h b p u a ( 1 ：1 ) 多孔膜片的制備方法類同。 ( 2 ) p h b p l l a p e o 復合纖維的制備 該復合纖維的制備采用干紡絲的工藝制