羧甲基壳聚糖

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结 论
(1)采用粒子沥滤法, 复合材料中CMCTS 含量为40 w t %, 复 合材料与造孔剂的质量比为1∶1时为制备CMCTS/n-HA 的 最佳成分点, 此时制备的多孔材料的孔隙率接近75 %, 孔隙尺 寸适度, 且力学性能最高。
(2)CMCTS/n-HA 植入大白兔骨缺损处未见引起骨组织明显 的炎症反应及骨坏死, 肝肾功能检测未发现有肝肾毒性, 提示 CMCTS/n-HA 具有良好的组织相容性及生物安全性。 (3)CMC TS/n-HA 可以满足骨组织工程支架的基本要求。
1
1 .1
材料与方法
材 料
n-HA 粉体由本实验室采用化学沉淀法制备(其微观形貌见图1);N , O-羧甲基 壳聚糖,购自青岛海汇生物工程有限公司,羧甲基取代度为90.5 %, 脱乙酰度 88 .6 %;对二氯苯,无水乙醇,柠檬酸, 均为分析纯。
1 .2
CMCTS/n-HA 复合支架材料的制备
将n-HA 与CMCTS分别按质量比为9：1、8：2、7：3、6：4和5：5配料,机械球 磨使其充分混合,再按CMCTS/n-HA复合粉体与造孔剂对二氯苯1∶1的质量比例称 料,充分研磨混合,然后超声振荡2h ,使它们充分混匀。加入质量分数为16.7%柠 檬酸溶液,调和均匀,放入柱状模具中, 加压成型,保压60s ,脱模,置于冷冻干燥 机中冷冻干燥。
The end,thank you!
1 .3
CMCTS/n-HA 复合支架材料性能测试
采用扫描电子显微镜(SEM)对样品的组成、结晶强弱及形貌特征进行表征,并 用新三思CMT700型万能材料试验机和排水法分别测定多孔材料的抗压强度和孔隙 率。
1 .4
Байду номын сангаас
CMCTS/n-HA 生物安全性测试
清洁级雄性日本大耳白兔32 只,体重2.4 ～2.8 kg。随机抽取16 只 作为实验组,每只兔子采用氯胺酮0 .5 mg/kg及兽用速眠新Ⅱ注射液0.5 mg/kg复合麻醉后,显露右侧股骨干中段,以3 mm 钻头钻孔,将直径3mm的 圆柱状的CMCTS/n-HA 植入其中后关闭伤口。其余16 只大白兔作为对照 组,仅单纯显露右侧股骨中段并钻孔后,不作任何处理, 直接闭合刀口。 于第3 周实验组与对照组分别随机处死大白兔各8 只,于第6 周剩余实验 组与对照组动物全部处死。实验动物空气栓塞法处死前, 抽取静脉血3 mL ,检测血清谷丙转氨酶(Alanine transaminase,A LT ),谷草转氨酶 (Aspartatetransaminase, AST)、肌酐(C reatinine , Cr)、尿素氮 (Ureanit rogen , Urea)的水平。实验用动物处死后, 实验组取移植CMC TS/n-HA复合材料周围骨组织标本, 对照组取钻孔处骨组织标本, 4 %多 聚甲醛固定, 采用乙二胺四乙酸(EDTA)脱钙, 常规酒精脱水, 二甲苯透 明, 浸蜡后石蜡包埋,行6μ m 连续切片,做苏木素-伊红(HE)染色进行光 学显微镜观察。
2 .2
组织学及肝肾功能检测
为使CMCTS/n-HA 多孔复合材料能安全有效地用于临床, 首先要确定其生物 安全性。实验组3 周(图3(a))可以见到急慢性炎细胞浸润, 无异物巨细胞反应, 未 见骨坏死;对照组3 周(图3(b))以炎性充血为主, 并可见慢性炎症细胞浸润;实验组6 周(图3(c))可见轻微炎症反应, 骨组织未见坏死、基本正常;对照组6 周(图3(d))可 见少量炎细胞, 骨组织基本正常, 未发现引起骨组织明显的异物巨细胞反应及骨坏 死, 提示CMCTS/HA 具有良好的组织相容性。虽然通常组织相容性高的材料,其 安全性也高, 但是在材料合成过程中, 由于采用不同的加工工艺及加工环境的影响, 往往会使材料具有潜在的毒性。因此本实验对CMCTS/n -HA进行了实验动物的 肝肾毒性检测, 各组动物血清A LT 、AS T 、C r 和Urea 的均值见表2 。因此本 实验对CMCTS/n -HA进行了实验动物的肝肾毒性检测, 各组动物血清A LT 、AS T 、C r 和Urea 的均值见表2 。经单因素方差分析, 对4 组动物血清中的A LT(F =1 .387 ,P =0 .267)、AS T(F =0 .846 , P =0 .480)、Cr(F =0 .804 , P =0 .502)和 Urea 的水平(F =1 .254 , P =0 .309)进行各组内组间比较及各组内组间两两比较 均没有统计学意义, 提示CMC TS/n-HA 复合材料。本实验只是检测了CMC TS/HA 对兔血清肝肾功能的部分指标的影响, 对CMC TS/n-HA 安全性研究还有 待进一步的完善。
1 .5 统计学研究
采用SPSS11.0 统计软件,肝肾功能分析数据以 x±s表示,采用单因 素方差分析,检验水平:P <0 .05 。
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结果与讨论
2 .1 CMCTS/n-HA 复合支架材料表征及性能
本实验采用粒子沥滤法将n-HA与CMCTS结合杂化制备了高孔隙率 CMCTS/n-HA 多孔复合材料。复合材料的成分没有发生变化, 仍然为羟基磷灰石 与羧甲基壳聚糖, 并且羧甲基以及胺基分别与羟基磷灰石的羟基或Ca2 +发生了 不同程度反应, 形成了较为牢固的界面结合。理想的细胞支架首先应该具有互相 连通的三维多孔结构和足够的比表面积, 以提高细胞接种的密度, 此外, 支架还应 具有一定的力学强度, 能承受生理压力, 为新生组织提供支撑。由于支架材料孔隙 率的升高会导致力学强度的迅速降低, 目前研究的多孔人工骨孔隙率大多在30 %～50 %之间,距骨组织工程支架材料的要求尚有一定差距。研究表明, 15～ 50μm 的孔可以诱导纤维管组织的长入, 50～150μm的孔则可刺激骨样组织的生 成, 而150～500μm的孔却可以直接诱发矿化骨的生成。对不同CMCTS 添加量 CMCTS/HA 多孔复合材料进行了抗压强度和孔隙率进行了检测。图2 是复合粉 体与造孔剂质量比为1：1而羧甲基壳聚糖含量不同时多孔复合材料的断口扫描电 镜照片。所有样品中均含有大量的孔隙,孔形不一, 以圆形为主,其尺寸分布大约从 几微米到600μm,并且孔隙之间相互贯通, 非常有利于组织在其中的长入与扩展随 着羧甲基壳聚糖含量的增加,孔的形状没有发生明显的变化,但孔的尺寸有减小的 趋势,这可能导致总体孔隙率的降低和相应力学性能的不规律变化。从表1 可以看 出,当复合粉体与造孔剂的比例固定为1∶1时,随着羧甲基壳聚糖含量的增加, 复 合材料的孔隙率逐渐降低, 其最低孔隙率接近75%, 最高达87%,表明所制得的多 孔复合材料具有足够高的孔隙率。
羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石复 合支架材料的制备及生物安全性
主讲人：张行
文章引自：复 合 材 料 学 报 2 0 0 8年 6月 王海斌, 赫淑倩, 赵冬梅, 孙康宁, 刘爱红
摘要：
为了探讨羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石(CMCTS/n-HA)复合 支架材料的制备及其生物安全性,采用化学沉淀法合成了纳米羟 基磷灰石粉体(n-HA);以无水乙醇为沥滤剂,以16.7%(质量分数) 的柠檬酸水溶液作粘接剂,通过粒子沥滤法制备CMCTS/n-HA多孔 复合材料。对其孔隙率及抗压强度进行测试,并将其植入大白兔 骨缺损处观察组织学变化并进行肝肾功能检测。CMCTS/n-HA复合 多孔材料的孔隙率接近75%,孔隙尺寸分布约从几微米到600μ m , 并且孔隙之间相互贯通,其抗压强度可达21MPa以上,植入大白兔 骨缺损处未见引起骨组织明显的炎症反应及骨坏死,肝肾功能检 测未发现有肝肾毒性。CMCTS/n-HA可以满足骨组织工程支架的基 本要求。
引言
骨缺损是骨科临床常见的难症之一。组织工程化骨的应用 为骨缺损的治疗带来良好的前景, 目前多数学者认为组织工程化 骨制备的重点是组织工程支架材料的研制构建。羟基磷灰石 (Hydrox yapatite, HA)是人体骨组织的主要成分,具有良好生物 相容性、生物活性及骨传导性, 已广泛用于修复各类骨缺损, 但 由于易发生脆性断裂、疲劳破坏及不可降解性,长期疗效不尽人 意。虽然HA 纳米化后生物力学及可降解性得到改善, 但仍距骨 组织工程支架材料的要求相差甚远, 还存在一定不可克服的缺点。 为了提高材料的力学性能及新骨的形成速度, 采用不同性质的材 料进行杂化以获得具有新性的杂化支架材料, 成为当前生物材料 研究的热点 。壳聚糖(Chitosan ,CS)能增加碳酸化羟基磷灰石 骨水泥固化液的黏度系数[Takagi 等用CS 和磷酸钙制备了有良 好赋形性质和生物亲和性的硬组织修复材料, 具有与人体骨组织 更为接近的理化性能。CS 的主要成分是氨基葡聚糖, 具有诱导 刺激组织再生重建的活性, 能够诱导骨与软骨细胞再生。