透明质酸/明胶微球复合支架的制备及其性能研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究背景

三维多孔支架材料在组织工程中起着至关重要的作用,因为它不仅是引导细胞生长和新组织形成的临时模板,而且为营养物质和氧的运输提供了足够的孔隙。理想情况下,支架材料还可以作为目标组织的天然细胞外基质,因此在过去的几年中天然生物高分子支架被用于组织修复或再生的想法被广泛提出。 天然生物高分子材料由于其良好的生物活性、优异的生物相容性、可调节的降解性能和机械动力学性能以及其固有的与天然组织细胞外基质类似的结构而用作组织工程支架,是生物材料的重要组成部分。天然生物高分子材料通常用以水为基础的无毒无害的方法进行处理,应用于生物系统时不会释放出有害的降解产物,且可以通过改变起始组分或处理条件来调节其降解速率。通常这些材料以多孔支架、水凝胶、颗粒或者薄膜的形式应用于治疗,且其在机体内可通过酶降解为无毒的终产物。尽管这些生物材料的降解动力学不易控制或预测,但当局部短期应激反应足够,其作用仍是有效的。

1.2研究目的

透明质酸是一种粘多糖,普遍存在于哺乳动物的皮肤、组织细胞间液中,具有独特的皮肤保湿、抗菌消炎和促进伤口愈合的功效,是一种在日用化妆品、医药和保健等领域用途极为广泛、性能优良的天然高分子材料。明胶是一种天然的高分子材料,其结构与生物体组织结构相似,因此具有良好的生物相容性,并且具有降解产物易被吸收而不产生炎症反应的优点。但天然的透明质酸具有水溶性高、对自由基及透明质酸酶敏感、容易发生降解等缺点;明胶也有两个缺点:一是空间的约束;二是低细胞亲和力这样就导致细胞无法在明胶里很好的增殖扩散。因此对透明质酸进行改性以提高其抗降解性和力学强度,提高明胶对细胞的粘附力以及为细胞增殖扩散提供充足的生长空间显得极其关键。因此选用明胶微球复合透明质酸制备水凝胶以提高透明质酸的力学性能以及提高明胶对细胞的粘附力,制备性能良好复合支架材料。

本课题即选用明胶通过控制反应的搅拌速度与温度来控制明胶微球粒径,配制出不同粒径的明胶微球;再以透明质酸与一定粒径的明胶微球的配比作为自变量,探究两相的配比对复合支架材料的力学性能、溶胀性能、气孔率以及降解率,寻找最佳配比;保持原料配比不变,改变明胶微球粒径,探究复合材料的性能,寻找最佳微球粒径。由此得出制备性能优异的透明质酸/明胶微球复合支架的方法,也对其性能方面有了更多认识。

1.3研究现状

赵洋籽,王友法以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳化二亚胺盐酸盐(EDC)为交联剂,使透明质酸与明胶成功交联,再复合β-TCP微球,制备多孔水凝胶支架。通过X射线衍射(XRD),分析其微球的成分,通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对支架进行表征,同时也测定了支架材料的抗压强度、溶胀比、降解性等,得出多孔支架的孔径可以通过改变明胶与透明质酸(HA)的比例进行控制,在一定范围内增加透明质酸的比例,孔径会明显增加;随着混合支架中透明质酸比例的增加,溶胀比和降解率也有所增加;支架的抗压强度随明胶比例的增加而增大;一定量的β-TCP能促进细胞的生长与增殖。

张晓庆,秦建华,刘慧采用冷冻干燥与化学接枝法制备了一种新型透明质酸(HA)明胶(G)纳米羟基磷灰石(nHAP)多孔复合支架,通过材料的物理表征和细胞培养实验考察了复合支架的生物相容性及成骨诱导能力。其中,利用扫描电镜(SEM)观察复合支架的表观形貌及支架上成骨前体细胞(MC3T3-E1)的生长状态,采用衰减全反射-傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)检测支架成分,同时,对复合支架的物理参数进行表征,利用碱性磷酸酶(ALP)显色法检测复合支架的成骨诱导能力。结果显示,复合支架具备与骨组织相似的物理性能,MC3T3-E1 细胞在支架上具有良好的黏附、增殖能力:扫描电镜图片显示,细胞在支架表面及孔隙内部长势良好,大多数细胞能贯穿整个支架生长并伸出伪足使支架与细胞相互连接形成网状结构:成骨诱导培养基和复合支架协同作用,明显提高了MC3T3-E1 细胞的骨分化能力。因此,HA-G-nHAP复合支架可作为骨组织工程支架材料,并应用于组织再生和功能重建。

田廷璀等用零长度的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC●HCI)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)作为偶联剂和稳定剂制备了壳聚糖基透明质酸复合水凝胶,探讨了溶液pH值对该类水凝胶溶胀性的影响。溶液的pH在4. 0时,该类水凝胶的溶胀率最低,升高和降低溶液的pH,该类水凝胶的溶胀率均升高,文中还对水凝胶的降解率进行了研究,实验发现,交联后的水凝胶具有一定的稳定性。包埋在此水凝胶中的牛血清蛋白(BSA)释放随载药介质pH值的变化而显著不同,pH 7. 4条件下载药的水凝胶释药率大于pH 12条件下的释药率。因此,具有pH敏感性的壳聚糖透明质酸复合水凝胶在药物运输领域具有潜在的应用。

叶旭等以丙烯酸甲酯(MA)为原料合成了聚丙烯酸甲酯(PMA),PMA与水合肼反应制备了聚丙烯酰肼(PAH),用高碘酸钠对透明质酸(HA)进行部分开环氧化,制备了氧化透明质酸(oxi-HA) ,PAH与oxiHA通过席夫碱反应制备了系列oxiHA/PAH水凝胶。利用'HNMR、FTIR对PMA、PAH.oxiHA进行了结构表征,用多角度激光光散射系统(MALLS)测定了PMA的相对分子质量,采用试管倒置法、SEM、称重法、旋转流变仪、Bradford法对水凝胶的凝胶时间、微观形貌、溶胀率、降解行为、流变学性能,及体外药物控释性能进行了考察。结果表明,水凝胶的凝胶时间介于8~ 205 s,具有连续的三维网络结构及较好的粘弹性和力学强度;在37 C的磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH=7.4)中,水凝胶7 h溶胀率介于12 ~22, oxi-HA60/PAH30水凝胶20 d降解率为66%左右,载药oxi-HA60/PAH30水凝胶中模型药物牛血清蛋白(BSA)10d累积释放率约86%。

1.4研究意义

透明质酸/明胶微球复合支架的制备及其性能研究对于拓宽透明质酸在药物控释及组织工程等领域的应用,开发新型生物医用材料具有重要意义。

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