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电纺丝法制备骨组织工程用聚羟基丁酸酯支架及性能研究
采用电纺丝法成功制备了聚羟基丁酸酯(PHB)电纺丝膜.采用SEM、XRD、力学拉伸等研究方法对其微观形态、力学性能及体外降解行为进行了研究,并讨论了小鼠成纤维细胞(L929)在支架表面的形态,为其在骨组织工程支架上的应用提供理论和实验基础.结果表明纺丝液浓度、注射泵流速以及接收距离等操作参数对PHB纤维的形态有很大的影响.与PHB浇铸膜相比,PHB支架的结晶度及体外降解速率明显大于前者,但拉伸强度和断裂伸长率较小.在支架表面,细胞的形态良好,表明支架具有良好的生物相容性.这种降解性能及生物相容性兼备的PHB骨组织工程支架材料具有潜在的应用前景.
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聚羟基丁酸酯与聚醚复合物作为软骨组织工程支架材料的实验研究
目前应用于组织工程研究的膜板支架材料有多种,但实际应用中任何材料单独应用都存在缺陷.本研究充分利用聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)的可塑性和聚醚(pluronic F-127)对软骨细胞良好的粘固特性,将两种材料混合应用,观察此复合材料是否更适合组织工程化软骨的形成.
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聚羟基丁酸酯与骨髓基质细胞构建组织工程骨的实验研究
取4周龄新西兰兔骨髓，分离骨髓基质细胞，体外培养，经诱导分化为成骨细胞，接种于聚羟基丁酸酯（PHB）泡沫材料中，并植入裸鼠背部皮下，对照组单纯植入PHB。植入4、8周后行X线摄片和组织学观察，观察新骨形成情况。结果显示，PHB与骨髓基质成骨细胞植入裸鼠皮下4周后，局部形成骨组织，可见大量成骨细胞，某些部位可见红色的骨基质形成；8周形成大量新生骨组织，可见板层骨。对照组未见骨形成。
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聚羟基丁酸酯在医药学中的研究进展
目的综述聚羟基丁酸酯的合成及应用情况,展望其在医药学领域的应用前景.方法总结近年来聚羟基丁酸酯在合成、应用及体内外降解的新研究成果.结果聚羟基丁酸酯具有良好的生物相容性和可降解性.结论聚羟基丁酸酯在医药学领域有巨大的应用潜力.
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利用静电纺丝法制备载药聚羟基丁酸酯电纺纤维毡
目的 利用静电纺丝法制备载有环丙沙星的聚羟基丁酸酯电纺缓释纤维毡.方法 利用扫描电镜考察了聚合物相对分子质量,聚合物溶液的浓度、电压及载药量对于纤维毡形态的影响.通过平板法和比浊法测定评价环丙沙星-聚羟基丁酸酯(CPX-PHB)电纺纤维毡的体外抑菌效果.结果 增大所施加电压.PHB溶液浓度、PHB相对分子质量及载入药物CPX有利于电纺出具有直径小于2 μm的均匀纤维的纤维毡.CPX-PHB电纺纤维毡对于金黄色葡萄球菌的生长在静止和动态环境中均具有明显的抑制效果.结论 静电纺丝技术是一种简便的制备方法,利用其制备的CPX-PHB电纺纤维毡在防止手术后粘连和感染方面具有潜在的应用前景.
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壳聚糖-聚羟基丁酸酯接枝共聚物的制备与表征
背景: 壳聚糖/聚羟基丁酸酯共混或共聚材料的研究因壳聚糖和聚羟基丁酸酯特殊的生物来源而倍受关注,但尚无合适的方法对二者进行有效的聚合.目的: 在均相条件下,以温和的引发剂引发获得壳聚糖/聚羟基丁酸酯接枝共聚物.设计、时间及地点: 单一样本试验,于2007-08/10在西安建筑科技大学化学实验研究中心完成.材料: 壳聚糖(DD=100%,Mη=123000,为日本Kyoto公司产品.聚-3-羟基丁酸酯由购自Aldrich chemicals的聚羟基丁酸酯树脂在醋酸中降解精制得到,Mr>10000.方法: 以过氧化二苯甲酰为引发剂,在醋酸-二甲基亚砜复合体系中进行聚-3-羟基丁酸酯与壳聚糖的接枝反应.反应温度为85℃,在氮气保护下反应5h.红外分析、核磁共振分析和元素分析证实了接枝反应的发生及接枝产物的化学结构.用广角X射线衍射和热重/差热分析分别表征了接枝产物的晶体形态和热稳定性.主要观察指标: 接枝产物的化学结构、晶体形态、热稳定性.结果: 产物经红外分析、核磁共振及元素分析证实了接枝反应的发生,广角X射线衍射和热重分析表明,接枝产物的结晶状态不同于壳聚糖和聚羟基丁酸酯,且具有一定的热稳定性.结论: 以过氧化二苯甲酰为引发剂,可以制备出性质稳定的壳聚糖/聚羟基丁酸酯接枝共聚物.
关键词： 壳聚糖 聚羟基丁酸酯 壳聚糖-g-聚羟基丁酸酯 接枝共聚物 -
不同方法制备聚羟基脂肪酸酯支架材料及扫描电镜结构观察
背景:聚羟基脂肪酸酯材料是一类具有良好生物相容性和完全可降解性的生物塑料,但由于生产成奉相对较高因而暂时限制了其普及应用.目的:拟采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法制作聚羟基脂肪酸酯支架材料,并利用扫描电镜对3种多孔材料的结构进行观察分析.设计、时间及地点:组织工程材料学体外观察,于2007-1O/2008-03在汕头大学多学科研究中心完成.材料:聚3-羟基丁酸己酸酯由清华大学微生物实验审友情赠送,聚3-羟基丁酸酯为中国江苏省南人股份有限公司产品.方法:①将1.0 g马来酸化的聚3-羟基丁酸己酸酯溶于50 mL氯仿中,加热温度60℃持续1 h,所得溶液倾倒在120 mm培养皿中,空温下挥发1 d,置冰干机48 h,溶刺允分蒸发.同法以聚乳酸制备支架材料作为对照.②将0.5 g聚3-羟基丁酸己酸酯溶于20 mL 1,4-二氧六环中.加热至80℃并不断搅拌使材料充分溶解,所得澄清液倒进50 mL敞口烧杯后,迅速转移至今液氮(-196℃)中孵育30min,置冰十机48h,除去溶剂.同法以聚乳酸制备支架材料作为对照.③将1.0g聚3-羟基丁酸酯溶于50mL60℃氯仿中,得到澄清液后,每10mL溶液中加入2.5ml二氧六环,所得混合液用普通超声仪超卢20mill,4℃冷冻20 h使溶液变成凝胶,用水浸泡凝胶1 d,去水后-80℃冷冻1 h,再置于冰干机中48 h.主要观察指标:3种样品的表面形貌和窄隙度手扫描电镜观察结果.结果:溶剂浇铸法制备的聚乳酸膜非常平滑,而厚度约200 μ m的马来酸化的聚3-羟基丁酸已酸酯膜比较粗糙,且膜表面具有很多螺纹结构.热致相分离法制备的聚3-羟基丁酸己酸酯多孔史架比聚乳酸支架具有更人的孔隙度,平均孔径约达到500 μ m.分子自组装法制备的聚3-羟基丁酸酯纳米纤维支架具有连续的三维网状结构,纤维平均直径为80-350nm,与胶原蛋向的纳米纤维结构类似.结论:采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法成功制作出3种不同类型的聚羟基脂肪酸酯支架材料,且其表面形态及孔隙结构良好.
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纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯骨组织工程支架的制备及性能表征
背景：高分子聚合物聚羟基丁酸酯具有优良的生物相容性、生物降解性及压电性，但也存在脆性大、亲水性较差等不足。目的：制备不同组成比例的电纺纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯纤维支架材料，分析其结构及性能。方法：通过气流-高压静电纺丝技术制备纳米羟基磷灰石质量百分比分别为0、10%、20%、30%的电纺纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯纤维支架，检测支架材料的微观结构、基团组成、晶相分布、热学性能及表面润湿性。结果与结论：扫描电镜观察显示，随着纳米羟基磷灰石含量的增大，越来越多的纳米羟基磷灰石颗粒分布于复合纤维表面且分布趋于均匀，到含量达到30%时，纳米羟基磷灰石已基本布满纤维表面，纤维表面的粗糙度也随之增加；差示扫描量热法及X射线衍射结果表明，纳米羟基磷灰石的加入可以降低复合纤维中聚羟基丁酸酯的结晶度及结晶规整程度，且纳米羟基磷灰石含量越大效果越明显；随着纳米羟基磷灰石含量的增大，复合支架表面的接触角逐渐降低，亲水性有所提高。表明将纳米羟基磷灰石与聚羟基丁酸酯复合进行电纺可以有效提高材料的表面润湿性及结晶度，改善材料的亲水性及脆性，且纳米羟基磷灰石含量越高作用越明显。
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气电纺纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纤维支架对大鼠骨髓基质细胞成骨分化的影响
背景:利用静电纺丝技术制备的纤维支架材料具有类似于细胞外间质的形态和结构,且其独特的生产工艺可以很便捷地将功能性纳米颗粒复合入高分子纤维内,在制备组织工程支架方面具有独特的优势.目的:创新性地将物理共混法与气流-高压静电纺丝技术相结合,仿生构建纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维支架材料,评价其作为骨组织工程支架在体外的生物活性.设计、时间及地点:细胞学体外实验,于2008-03/2009-04在四川大学口腔疾病研究国家重点实验室完成.材料:按照预定参数进行气流-高压静电纺丝,分别制备气电纺纯聚羟基丁酸酯纤维支架及含质量分数为10%纳米羟基磷灰石的纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架.方法:将大鼠骨髓基质细胞接种于纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯纳米纤维支架后进行体外培养(实验组),以接种于气电纺纯聚羟基丁酸酯纳米纤维支架为对照组,接种于细胞培养板为空白对照组.主要观察指标:通过RT-PCR检测连续培养14 d后细胞成骨分化标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.结果:各组均能检测到3种成骨标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.通过Quantity One软件分析计算目的条带吸光度值与内参β-actin条带吸光度值的比值,可以发现3种目的基因在实验组具有高表达水平,其次为对照组,空白对照组的表达明显弱.结论:气电纺纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架可促进大鼠骨髓基质细胞成骨分化,证实其在体外具有优良的生物活性.
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成纤维细胞在PHB可降解材料上的粘附与生长研究
聚羟基丁酸酯(PHB)多孔材料可作为组织工程用的支架,然而细胞在此材料表面不易粘附生长,这与粘附蛋白在聚合物材料表面的吸附有关.基于材料表面的粘附与细胞生长、增殖、分化和组织发育密切相关,粘附强度可影响工程组织的终结构与功能,本文通过对PHB材料进行多聚赖氨酸衣被,有效地实现了在PHB可降解支架上种植细胞来构建工程组织.
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冰微粒致孔制备聚羟基丁酸酯(PHB)多孔支架
目的 以冰粒子为致孔剂,用粒子滤出-冷冻干燥复合工艺制备PHB多孔支架.方法 本实验以氯仿为溶剂,将PHB溶液浇入预先排列好的冰微粒空隙中,采用真空渗流方法制备冰微料-PHB复合体,液氮冷却成型后,用粒子滤出-冷冻干燥复合工艺制备多孔支架.通过扫描电镜(SEM)观测,研究该制备工艺对支架形貌的影响.结果 制备的块状三维多孔支架孔径可调、孔隙结构良好、孔隙连通度高.结论 本文工艺所制备的多孔支架无致孔剂残留,孔隙率高,孔隙连通度高,制备过程不会损害材料的生物相容性,可安全地用于组织工程可降解聚合物多孔支架的制备.
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聚羟基丁酸酯膜引导骨缺损区组织再生的实验研究
肿瘤、外伤、炎症所致骨缺损,以及先天性腭裂、齿槽突裂伴发的骨缺隙治疗一直是人们探索的问题.Murray[1]报道了用塑料罩对狗股骨缺损区进行保护,获得良好骨形态及骨量再生.之后,通过大量组织学实验及临床观察,证实了引导骨再生膜在保护骨缺损,促进骨再生的作用.目前,多数学者主张膜材料在行使引导组织再生功能后,应完全被机体降解吸收.本实验选用微生物合成可降解的聚羟基丁酸酯(PHB)膜对狗股骨人工缺损区覆盖,与钛膜覆盖及空白对照比较,评价其膜引导骨再生的效果.
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在动态旋转系统中构建小口径组织工程化血管的实验研究
目的探索在动态旋转系统中构建小口径组织工程化血管的可行性.方法将新型可降解材料聚羟基丁酸酯(PHB)做成多孔状PHB+胶原包埋管形支架.采用酶消化法和组织块法分别培养人脐静脉血管内皮细胞、人脐动脉血管平滑肌细胞和人成纤维细胞的混合细胞悬液接种于胶原包埋的PHB内腔面,采用动态旋转系统下培养3周,行大体观察和扫描电镜观察.结果在动态旋转系统中构建的小口径组织工程化血管,在细胞结构上形成均匀血管组织.结论在动态旋转系统下构建组织工程化血管是可行的,为下一步行混合种植后行组织工程化血管移植试验打下基础.
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动态旋转系统构建组织工程化血管模型中血管内皮细胞分泌功能监测
目的比较静态和动态旋转系统中构建组织工程化血管模型中血管内皮细胞分泌功能.方法新型可降解材料聚羟基丁酸酯(PHB),用胶原包埋,形成多孔状PHB+胶原管形支架.分离传代、分化人脐静脉内皮细胞,接种于PHB管型支架内腔面,分别在静态、动态旋转系统中培养14?d后,测定血管内皮细胞分泌一氧化氮(NO)、前列环素(PGI2)水平.结果在动态旋转系统构建组织工程化血管模型中血管内皮细胞分泌NO、PGI2水平显著高于静态系统,在11d NO分别为(120.52±3.83)μmmol/L、(80.98±5.98)μmmol/L,PGI2分别为(20.48±1.52)μg/L,(16.59±1.29)μg/L,与静态系统相比,差异有显著性(P＜0.05).结论胶原包埋PHB支架有利于细胞的黏附和生长,可作为组织工程化血管的支架材料.在动态旋转系统构建组织工程化血管模型中血管内皮细胞,具有与正常血管类似的"生理功能".
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生物可降解聚酯类材料为载体的微球制备与结构形态
目的探讨药物控制释放载体与组织工程载体的制备方法与结构形态.方法用新型生物可降解材料聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物[poly(hydroxybutyrate-hydroxyvalerate) PHBV]、聚己内酯[poly(ε-caprolatone), PCL]及其共混物为基材,用乳化-溶剂蒸发法制备不同结构形态微球.结果平均粒径为30.5μm,粒径分布较窄(跨距SPAN=1.18),呈正态曲线分布.扫描电镜观察, PHBV微球表面呈不规则多孔皱缩结构形态; PCL微球表面光滑,无孔洞;PCL/PHBV共混微球呈有规则多孔洞形态结构,随着基材中PCL成分增加,微球孔洞大小与数目也随之增加.结论通过选择不同生物材料及共混方法,改变微球的结构形态,以满足不同药物释放系统与组织工程对载体性能与形态的不同要求.
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辐照及共混改性聚羟基丁酸酯作引导组织再生膜的研究
聚羟基丁酸酯(PHB)经5KGy的γ-射线辐照,再采用溶剂挥发法,按重量比10∶1将PHB与无水硫酸钙共混制备成膜.测试改性PHB膜机械性能,考察体内、体外降解性能,实验动物评价组织相容性,探索其作为引导组织再生膜的可行性.结果显示改性PHB膜拉伸强度23.8 MPa,断裂伸长率1.0%,黏度1.44,分子量162 KD.体内植入6月,失重率50.7%,黏度为0.82,分子量为82 KD.组织学观察见改性PHB膜为薄层纤维囊包绕,无明显的炎症反应.表明改性PHB膜具有良好机械性、组织相容性和适宜的降解性,可作为引导组织再生膜使用.
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成纤维细胞在聚羟基丁酸酯表面黏附与种植研究
可降解高分子聚合物广泛应用于组织工程,其表面的黏附特性影响细胞的种植与生长.我们研究了成纤维细胞系NIH3T3在可降解材料聚羟基丁酸酯(PHB)表面的黏附和生长.应用线性变剪切流槽研究NIH3T3细胞在材料表面的黏附力学特性,结果表明,由于在PHB表面的临界脱离剪应力较低,高密度接种时细胞趋于聚集;在经多聚赖氨酸衣被的表面临界脱离剪应力提高,细胞铺展生长.对三维PHB多孔支架种植细胞实验表明,在PHB材料表面进行多聚赖氨酸衣被,可以有效地提高细胞种植效率.
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聚羟基丁酸酯作为引导组织再生膜材料的初探
目的:研制一种有一定机械强度又可体内降解的引导组织再生膜,探索聚羟基丁酸酯作为引导组织再生膜的可行性.方法:采用溶剂挥发法制备PHB膜,将膜植入动物体内,分别于1周,1、2、3月取PHB膜及周围组织考察体内降解性,评价组织相容性.结果:溶剂挥发法制备PHB膜具备足够的机械强度,可在体内缓慢降解,具有良好组织相容性.结论:PHB膜能满足作为引导组织再生膜的基本要求,有可能成为一种较理想的引导组织再生的天然膜材料.
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聚羟基丁酸酯膜覆盖拔牙创的实验研究
目的:探讨采用改性和单聚聚羟基丁酸酯膜(PHBm)引导拔牙窝骨修复和改建的效果.方法:拔除4只家犬双上下颌骨两颗前磨牙,分别采用改性PHBm覆盖、单聚PHBm覆盖及无膜空白对照处理.通过大体观察、X线片、组织病理学、四环素荧光显微观察和同位素骨扫描检查牙槽嵴情况.结果:与无膜空白对照相比,改性和单聚PHBm组修复、重建速度加快,较好地保持了牙槽嵴的外形和高度.结论:拔牙后应用改性PHBm和单聚PHBm覆盖拔牙创,能保护拔牙创内的血凝块,加速骨再生过程,可保持牙槽嵴良好外形及高度.
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聚羟基丁酸酯可吸收缝线灭菌方法的实验研究
目的：研究不同的灭菌方法对聚羟基丁酸酯(PHB)可吸收缝线的降解性和力学特性的影响。方法：将聚羟基丁酸酯(PHB)可吸收缝线进行酒精浸泡、环氧乙烷、紫外线照射三种方法进行灭菌处理后，用细菌培养检测灭菌效果，用粘度法测定聚合物分子量从而观察缝线的降解性，用拉伸试验测定缝线的力学特性。结果：①酒精浸泡灭菌组有10％检出细菌，环氧乙烷及紫外线灭菌组未检出细菌；②紫外线照射灭菌和酒精浸泡灭菌组可使缝线黏度下降并具有显著性差异，环氧乙烷对缝线黏度下降的影响没有显著性差异；③经酒精和紫外线灭菌后缝线的断裂强度降低明显，差异具有显著性，经环氧乙烷灭菌后缝线的断裂强度降低无显著性差异。经紫外线灭菌后缝线的断裂伸长率明显降低，差异具有显著性，经酒精和环氧乙烷灭菌后缝线的断裂伸长率无明显降低。结论：环氧乙烷灭菌对PHB可吸收缝线的降解性和力学特性影响较小，是PHB可吸收缝线较理想的灭菌方法。
