含銅介孔生物玻璃-多孔羥基磷灰石復(fù)合支架的制備及其義眼座應(yīng)用的基礎(chǔ)研究.pdf

1、第一部分濕化學(xué)法合成羥基磷灰石粉體及制備多孔羥基磷灰石支架
　　目的：
　　目前臨床常用的羥基磷灰石(HA)義眼座主要來源于珊瑚。以珊瑚水熱相轉(zhuǎn)化羥基磷灰石(CHA)所得的多孔眼座微孔道和生物活性均受原料珊瑚微結(jié)構(gòu)和相轉(zhuǎn)化工藝的限制，無法達(dá)到治療最佳效果，且因來源限制，價(jià)格昂貴。雖然已有人工合成的HA義眼座，但仍無法完全滿足臨床需求，本研究擬以多孔HA為基體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修飾，研制新型義眼座。
　　方法：
　　

2、本實(shí)驗(yàn)以硝酸鈣(Ca(NO3)2·4H2O)，磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)為原料，采用濕化學(xué)沉淀法制備羥基磷灰石粉體。用X射線衍射(XRD)對所制備HA的物相進(jìn)行分析，粒度分析儀分析HA粉體粒度分布。利用粉末壓片機(jī)制備HA致密陶瓷片，并通過體外細(xì)胞培養(yǎng)，MTT比色法計(jì)算細(xì)胞相對增殖率，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1688615-1997“醫(yī)療器械生物學(xué)評價(jià)第五部分:細(xì)胞毒性試驗(yàn)體外法”進(jìn)行HA生物相容性評價(jià)。用掃描電鏡觀察細(xì)胞在HA陶瓷片

3、上的形態(tài)。最后，采用石蠟微球法制備多孔HA支架材料，并用排乙醇法、掃描電鏡等分析手段對其形貌和性能進(jìn)行檢測。
　　結(jié)果：
　　利用濕化學(xué)沉淀法制備羥基磷灰石粉體，XRD圖譜證實(shí)所制備的HA為單一相，無雜相，結(jié)晶度良好。粒度分析顯示該HA粉體平均粒徑577.4nm，粒徑分布集中，符合之后制備致密及多孔HA陶瓷的需求。MTT結(jié)果顯示人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在致密HA陶瓷片上生長增殖良好，結(jié)合掃描電鏡結(jié)果證實(shí)合成所得的HA具有良好的生物相

4、容性。采用石蠟微球法制備的多孔HA支架，材料表面疏松多孔，孔徑分布在200～500um，孔隙率約75％。
　　結(jié)論：
　　控制鈣磷比為1.67，利用濕化學(xué)沉淀法成功制備羥基磷灰石粉體，制備的HA陶瓷片具有良好的生物相容性。采用石蠟微球法制備的多孔HA支架，材料疏松多孔，孔隙率較高?？勺鳛槿斯ず铣蒆A義眼座材料。為進(jìn)一步研制新型復(fù)合材料義眼座提供基礎(chǔ)。
　　第二部分含銅介孔生物玻璃的制備及其相關(guān)性能初步研究
　　目

5、的：
　　目前臨床上預(yù)防義眼座植入相關(guān)感染主要是圍手術(shù)期全身抗生素使用和植入前義眼座浸泡抗生素溶液，但浸泡不能將抗生素有效地帶入多孔義眼座內(nèi)部。另外，眼座暴露后感染風(fēng)險(xiǎn)增大，抗生素不能有效到達(dá)多孔義眼座內(nèi)部，使感染難以控制。本研究通過合成介孔生物玻璃(MBG)并明確其微結(jié)構(gòu)特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不同劑量的銅摻雜，進(jìn)而研究不同銅摻雜比例對介孔結(jié)構(gòu)的影響，以期尋找一種合適的材料，用以改善HA義眼座性能，為新型義眼座材料的設(shè)計(jì)和研制方案提

6、供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　方法：
　　以非離子嵌段共聚物P123為模板劑，以TEOS、TEP、四水硝酸鈣為無機(jī)前驅(qū)體，采用溶膠-凝膠法(sol-gel)并結(jié)合溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝技術(shù)(EISA)制備MBG材料。通過改變無機(jī)前驅(qū)體的投入比，獲得不同摻銅比例的含銅介孔生物玻璃(xCu-MBG; x=0，2，5)。采用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)觀察xCu-MBG粉體微觀形貌，面掃描能譜分析其成分組成。采用透射電鏡(TEM)和氮?dú)獾葴匚?/p>

7、附實(shí)驗(yàn)檢測介孔參數(shù)（比表面積，介孔孔容、孔徑分布）。采用材料浸提液-大鼠骨髓干細(xì)胞(rBMSC)培養(yǎng)法，分析合成所得MBG材料的生物相容性。
　　結(jié)果：
　　采用sol-gel-EISA技術(shù)成功制備了介孔生物玻璃。結(jié)合海綿浸漬法可得到疏松的多孔支架。xCu-MBG(x=0，2，5)粉體在SEM下形態(tài)無明顯差別，面掃描能譜(EDX)分析顯示所得粉體組份隨著無機(jī)前驅(qū)物的投入比改變而改變，從而獲得不同摻銅量的MBG。TEM觀察發(fā)現(xiàn)

8、xCu-MBG均具有排列規(guī)則有序的二維柱狀介孔結(jié)構(gòu)。氮?dú)獾葴匚摳角€符合Ⅳ型吸附等溫線并有H2型滯后環(huán)（根據(jù)IUPAC國際純粹化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)規(guī)定）;進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析，0Cu-MBG的介孔的表面積、孔容積及孔徑大小分別為413 m2/g，0.46 cm3/g和4.8nm。隨著銅摻雜量的增加，以上參數(shù)均呈下降趨勢。采用材料浸提液-大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)法，MTT比色法顯示所制備的材料無明顯細(xì)胞毒性。
　　結(jié)論：
　　

9、本研究通過sol-gel-EISA技術(shù)成功制備了介孔生物玻璃。采用TEM和氮?dú)獾葴匚摳角€對其進(jìn)行表征，表明制備的MBG具有介孔結(jié)構(gòu)且孔道均勻，孔徑大小為3～6nm。隨著摻銅量的增加，介孔孔徑和比表面積呈下降趨勢。通過細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了本研究制得的xCu-MBG無明顯細(xì)胞毒性。xCu-MBG高比表面積和規(guī)則有序的介孔結(jié)構(gòu)，具有作為載藥緩釋系統(tǒng)的潛能，將其引入義眼座材料，有希望研制一種具載藥和緩釋功能的新型義眼座。
　　第三部分

10、 xCu-MBG/pHA復(fù)合支架制備及其性能初步研究
　　目的：
　　多孔義眼座植入以彌補(bǔ)眶內(nèi)容物缺失聯(lián)合義眼片配戴，是修復(fù)眼球缺失、恢復(fù)面部外觀較為理想的治療方案。然而目前臨床使用的眼座仍存在植入物暴露、感染等問題。本研究擬采用劑蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)-高溫?zé)Y(jié)的方法將Cu-MBG修飾于多孔HA孔道壁，以此構(gòu)建Cu-MBG/pHA復(fù)合材料，探討Cu-MBG/pHA復(fù)合材料的載藥能力和藥物釋放規(guī)律，以及Cu-MBG/pH

11、A的抗菌性能，為新型多性能義眼座的研究奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為臨床上多種緩釋材料、支架的制備提供一種新的方法和研究思路。
　　方法：
　　制備xCu-MBG溶膠-凝膠(x=0，2，5)，通過浸漬將xCu-MBG前驅(qū)體涂布到多孔HA支架的孔道壁上;真空抽吸去除孔道內(nèi)富余凝膠。高溫?zé)Y(jié)使得xCu-MBG與HA貼合，從而制備xCu-MBG/pHA復(fù)合材料。選用氧氟沙星作為模型藥物研究x Cu-MBG涂層對pHA支架載藥量的影響。通過用紫

12、外-分光光度法（波長293nm處）檢測載藥前后氧氟沙星-PBS溶液中藥物的濃度改變計(jì)算xCu-MBG/pHA的載藥量。采用《中國藥典》小杯法，不同時(shí)間點(diǎn)取樣后用紫外-分光光度法檢測氧氟沙星濃度，計(jì)算累計(jì)釋放率，對xCu-MBG/pHA復(fù)合材料的藥物緩釋性能進(jìn)行研究。采用牛津杯法研究xCu-MBG/pHA的抗菌性能。
　　結(jié)果：
　　利用EISA-高溫?zé)Y(jié)法將薄層xCu-MBG復(fù)合到多孔HA支架的孔道壁上。復(fù)合后多孔支架孔隙率

13、輕微下降。制備的xCu-MBG/pHA復(fù)合材料具有高效的藥物負(fù)載能力，0Cu-MBG/HA載藥率最高，可達(dá)60％，隨著銅離子摻雜增加，載藥量下降，但相較于單純的HA（載藥率只有14.4％），仍顯示出載藥優(yōu)勢，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。藥物緩釋結(jié)果顯示xCu-MBG/pHA均具有良好的藥物緩釋性能，能長時(shí)間釋放藥物，緩釋168小時(shí)后釋放率仍保持在40％以下，將抗生素“固定”在植入物局部，對提高植入物抗菌能力具有重大意義。采用牛津杯法研究xCu-