论文摘要
软骨组织内缺乏血管化作用和神经末梢,所以受损的软骨自修复能力有限。这使软骨缺损的治疗成为外科一大难题。用成熟的软骨进行同种异体移植术缺少移植物与周围组织的横向结合,而尖端的自体移植术又不能赋予植入体早期的机械强度。水凝胶能被用于人工软骨是由于它具有好的润滑性和粘弹性。在各种用于制备水凝胶的人工合成亲水性高分子中,聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,简PVA）水凝胶因具有无毒、生物相容性良好及机械性能优良等特性而被广泛用于生物医学领域。纳米羟基磷灰石（nano-hydroxyapatite,简n-HA）具有良好的生物相容性和骨传导性,期望它能诱导钙化和在植入体与软骨下骨间形成生物性键合。明胶（gelatin,简Gel）是一种结缔组织蛋白,无毒,有好的生物相容性和生物降解性。基于上述特性,本研究制备了一种n-HA/PVA/Gel人工软骨材料和一种潜在的组织工程支架材料。本论文主要包含如下研究内容和结果:1.用溶液共混法制备了纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶三元复合水凝胶材料。测定了材料的含水率,采用TEM、SEM、EDAX、IR、XRD和燃烧实验对材料的结构及组分进行了表征和分析,此外,还研究了材料的吸水性。结果表明,制备的复合水凝胶组成均一,各组分间存在相互作用,并具有良好的吸水和保水性能。本研究制备的纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶复合水凝胶可望作为一种人工软骨材料。2.采用FT-IR和XRD技术对n-HA/PVA/Gel复合材料进行了分析,详细讨论了其内部的化学键合作用。测定了不同组分比例的复合水凝胶的拉伸强度和压缩强度,并分别测定了干胶的吸水率。结果表明,n-HA/PVA/Gel复合材料内部有较强的氢键和配位键作用;吸水率随PVA含量增加而增加;其机械强度与自然软骨相近。3.用乳化法制备了n-HA/PVA/Gel多孔支架材料。SEM观察表明该支架材料孔间贯通性良好,富含100500μm的大孔,大孔壁上有小于20μm的小孔,其孔隙率达78%,而吸水率高达312.7%。材料浸入水中由于明胶的降解其重量不断下降。当其浸入模拟体液后,由于Ca2+和PO43-离子在材料的内外表面不断沉积使其重量不断增加。通过TF-XRD, FT-IR和EDAX等表征手段证明沉积物是碳酸根替代的羟基磷灰石。该材料由MTT法证明无细胞毒性。同时,n-HA/PVA/Gel复合材料被皮下植入成年雌性大鼠的背部,12周后,可观察到多孔材料与周围组织紧密结合,成纤维组织长入孔隙内部,并有部分材料发生降解。4.本文合成了PVA/Gel水凝胶,并用IR及XRD对其进行表征,结果表明PVA和Gel之间通过氢键发生交联。以吐温20为乳化剂采用乳化发泡法制备了PVA/Gel多孔支架。用SEM观察表明支架中孔隙相互连通,孔隙率达76%,孔径大小适于组织长入。该支架在去离子水和模拟体液（SBF）中的吸水率通过重量分析法进行检测。MTT实验表明支架对兔角膜成纤维细胞无毒性;兔角膜成纤维细胞培养72小时后仍有强烈增殖的趋势。将支架浸入SBF中8周后,其重量发生明显变化,大量的类骨磷灰石颗粒在支架孔壁上沉积,表明其具有好的生物活性。这些反映了PVA/Gel支架作为一种人工角膜的周边支架具有很大的应用潜力。
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