成骨生長(zhǎng)肽(OGP(10-14))改性聚乳酸仿生骨修復(fù)材料的制備及細(xì)胞相容性研究15 - 副本(共51頁(yè))

1、 成骨(chn )生長(zhǎng)肽（OGP(10-14)）改性聚乳酸仿生骨修復(fù)(xif)材料的制備(zhbi)及細(xì)胞相容性研究摘 要聚乳酸材料作為一種具有較好生物相容性的可降解材料，在組織工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而聚乳酸要真正應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域,還需要克服諸多缺陷,如親水性生物活性低,仿生改性使克服這些缺限的有效途徑。聚乳酸和聚乳酸仿生改性材料在理化性能及其生物相容性等方面的差異使聚乳酸仿生改性材料在組織工程領(lǐng)域的仿生骨修復(fù)研究更有價(jià)值。本研究是將成骨生長(zhǎng)肽OGP(10-14)通過(guò)酰胺反應(yīng)共價(jià)接枝到馬來(lái)酸酐改性聚乳酸的支鏈上，制備得到一種新型聚乳酸基仿生骨修復(fù)材料OGP(10-14)-MPLA

2、，提高材料的成骨活性。采用X 射線光電子能譜儀（XPS）、傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）、元素分析儀（EA）、氨基酸分析儀（AAA）、和差示掃描量熱儀（DSC）等分析儀器對(duì)合成材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。通過(guò)對(duì)合成材料的吸水率和靜態(tài)水接觸角檢測(cè)研究其親水性，模擬體內(nèi)環(huán)境測(cè)定材料的體外降解性能，最后通過(guò)研究成骨細(xì)胞在合成材料上的生長(zhǎng)和分化并評(píng)價(jià)其細(xì)胞相容性。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：1. OGP(10-14)-MPLA的制備和表征 HYPERLINK F:report_d705413e_2015-4-12-20-33-25PaperPass-VIP-htmlssentence_detail5.htm t

3、right 以1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽（ EDC）和 N-羥基琥珀酰亞胺（ NHS）為縮合劑，將成骨生長(zhǎng)肽OGP(10-14)中的氨基與馬來(lái)酸酐改性聚乳酸材料（MPLA）中的酸酐通過(guò)酰胺反應(yīng)，將OGP(10-14)接枝到MPLA側(cè)鏈上。通過(guò)對(duì)材料樣品的紅外光譜分析、元素分析、氨基酸分析 和 X射線分析，其結(jié)果表明：活性多肽OGP(10-14)已成功接枝到馬來(lái)酸酐改性聚乳酸支鏈上，得到新型聚乳酸仿生基質(zhì)材料OGP（10-14）-MPLA，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出 OGP(10-14)在 OGP（10-14）-MPLA 材料中的平均含量約為 2.46 mol/g，接枝效率為 12.

4、40%；DSC對(duì)材料檢測(cè)結(jié)果表明，OGP(10-14)-MPLA的玻璃化轉(zhuǎn)變峰值溫度（Tg）為68.50，略高于MPLA的玻璃化轉(zhuǎn)變峰值溫度。2. OGP（10-14）-MPLA的基本(jbn)理化(lhu)性能(xngnng)通過(guò)對(duì)MPLA和OGP(10-14)-MPLA材料的吸水率、靜態(tài)水接觸角進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與MPLA相比，OGP(10-14)-MPLA的靜態(tài)水接觸角較小、吸水率較高，因此改性后的聚乳酸材料提高了材料的親水性。通過(guò)對(duì)OGP OGP(10-14)-MPLA和MPLA材料進(jìn)行體外模擬降解實(shí)驗(yàn)測(cè)定其所溶介質(zhì)的pH值結(jié)果表明：與MPLA材料相比，OGP(10-14)-MP

5、LA材料在降解過(guò)程中介質(zhì)的pH值始終高于MPLA ，酸致自催化降解的程度減少，pH值變化速率也相對(duì)穩(wěn)定。由于多肽OGP(10-14)的引入使材料的降解體系發(fā)生了變化，使OGP(10-14)-MPLA具有可控的降解性能。3. OGP(10-14)-MPLA的細(xì)胞相容性研究將大鼠乳鼠的成骨細(xì)胞與MPLA和OGP(10-14)-MPLA聚合物材料在體外共培養(yǎng)，從細(xì)胞粘附形態(tài)、增殖、分化和礦化等幾個(gè)方面考察了兩種改性聚乳酸材料的生物相容性。結(jié)果表明：與在MPLA材料上培養(yǎng)的細(xì)胞相比，成骨細(xì)胞在OGP(10-14)-MPLA材料上的粘附比例更高，細(xì)胞形態(tài)更好，其增殖能力、分化能力和礦化能力都顯著提高，成

6、骨生長(zhǎng)肽OGP(10-14)引入聚乳酸材料中，促進(jìn)了材料的促成骨生物活性。關(guān)鍵詞： 聚乳酸，成骨生長(zhǎng)肽，成骨細(xì)胞，生物相容性，骨修復(fù)ABSTRACTPolylactic acid（PLA）， a biodegradableand renewable material, has a broad market prospect in the field of biomedical materials. The modified PLA has an advantage over the PLA in terms of physicaland chemical properties and biol

7、ogical compatibility, etc. Thus, so modified polylactic acid has become popular in the study of bone tissue engineering. In this study , osteogenesis growth peptide (OGP (10-14) ) was grafted into the side chain of the maleic anhydride modified PDLLA (MPLA) via a stable covalent amide bond, using 1-

8、ethyl-3-(3-dimethyllaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysuccinimide(NHS) as the condensing agent to produce biomimetic MPLA materials (OGP（10-14）-MPLA). The characterization of the biomimetic biomaterials was by means of the Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), Amin

9、o acid analyzer (AAA), Elementary analysis (EA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Differential scanning calorimeter (DSC) were used to estimate the structures and the properties of the biomimetic biomaterials, The hydrophilic, in vitro biodegradation and biocompatibility of the synthetic b

10、iomaterials were researched. The main works and conclusions are as follows:Thepreparationandcharacterizationof modifiedpolylactic acid materials The OGP (10-14) was grafted into the side chain of MPLA by amidation reaction with MPLA as the raw materials. The FTIR, AAA ,EA, XPS and DSC analyses revea

11、led that OGP (10-14) was successfully modified into MPLA and the average contents of OGP (10-14) in OGP (10-14)-MPLA materials was 2.46 mol/g and the coupling efficiency was 12.40%. The DSC results showed that the glass transition temperature of OGP (10-14)-MPLA was 68.50, and the glass transition t

12、emperature of OGP (10-14)-MPLA was higher than the glass transition temperature of MPLA.The basic physical and chemical properties of the modified PDLLAThe basic physical and chemical properties of MPLA and OGP (10-14)-MPLA materials were characterized by the molecular weight, water absorption rate

13、and static water contact angle. The experiment results showed that the molecular weight of OGP (10-14) -MPLA was higher than that of MPLA; the static water contact angle of OGP (10-14) -MPLA was lower than MPLA; the water absorption rate of OGP (10-14) -MPLA was higher than MPLA; so the hydrophilici

14、ty of modifiedpolylactic acid materials was improved. The results about the pH of degradation medium by OGP (10-14) MPLA and MPLA obtained from hydrolytic degradation indicated that the pH of degradation medium of OGP (10-14)-MPLA was higher than MPLA and the acid induced auto-catalysis of OGP (10-1

15、4)-MPLA was weaker than MPLA. This shows that the in vitro degradation stability of OGP (10-14)-MPLA was higher than MPLA, because due to the polypeptides OGP (10-14) was grafted into the MPLA.The cytocompatibility of the modified PDLLARat calvarial osteoblasts were seeded on the polymer films of OG

16、P (10-14)-MPLA and MPLA materials in vitro culture, respectively, The cytocompatibility was evlauted based on the results of cell adhesion, spreading, proliferation, differentiation and mineralization. The results indicated that OGP (10-14) MPLA, as compared to MPLA materials, had significantly prom

17、oted osteoblasts adhesion , proliferation, differentiation and mineralization. The OGP (10-14) grafted into MPLA, which promoted bioactivity of materials. Keywords：Polylactic acid（PLA）, osteogenesis growth peptide, osteogenesis, cytocompatibility, bonerepair目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc416680

18、410 摘 要 PAGEREF _Toc416680410 h I HYPERLINK l _Toc416680411 ABSTRACT PAGEREF _Toc416680411 h III HYPERLINK l _Toc416680412 目 錄 PAGEREF _Toc416680412 h V HYPERLINK l _Toc416680413 主要(zhyo)縮略詞 PAGEREF _Toc416680413 h VIII HYPERLINK l _Toc416680414 1 緒 論 PAGEREF _Toc416680414 h 1 HYPERLINK l _Toc416680

19、415 1.1課題(kt)研究的目的、意義 PAGEREF _Toc416680415 h 1 HYPERLINK l _Toc416680416 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀(xinzhung)、水平和發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc416680416 h 4 HYPERLINK l _Toc416680417 1.2.1 聚乳酸及其改性聚乳酸材料的研究 PAGEREF _Toc416680417 h 4 HYPERLINK l _Toc416680418 1.2.2 成骨生長(zhǎng)肽的研究 PAGEREF _Toc416680418 h 5 HYPERLINK l _Toc416680419 1.3

20、研究的基本思路及主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc416680419 h 6 HYPERLINK l _Toc416680420 1.3.1研究的基本思路 PAGEREF _Toc416680420 h 6 HYPERLINK l _Toc416680421 1.3.2 研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc416680421 h 7 HYPERLINK l _Toc416680422 1.4本論文的創(chuàng)新點(diǎn) PAGEREF _Toc416680422 h 7 HYPERLINK l _Toc416680423 2 成骨生長(zhǎng)肽改性聚乳酸材料的合成和表征 PAGEREF _Toc416680423 h

21、 8 HYPERLINK l _Toc416680424 2.1前言 PAGEREF _Toc416680424 h 8 HYPERLINK l _Toc416680425 2.2 實(shí)驗(yàn)部分 PAGEREF _Toc416680425 h 8 HYPERLINK l _Toc416680426 2.2.1 主要(zhyo)材料和設(shè)備 PAGEREF _Toc416680426 h 8 HYPERLINK l _Toc416680427 2.2.2 成骨(chn )生長(zhǎng)肽OGP（10-14）改性聚乳酸的制備(zhbi) PAGEREF _Toc416680427 h 9 HYPERLINK l

22、_Toc416680428 2.2.3 OGP（10-14）-MPLA的結(jié)構(gòu)表征 PAGEREF _Toc416680428 h 10 HYPERLINK l _Toc416680429 2.3 結(jié)果與討論 PAGEREF _Toc416680429 h 11 HYPERLINK l _Toc416680430 2.3.1實(shí)驗(yàn)合成的改性聚乳酸材料 PAGEREF _Toc416680430 h 11 HYPERLINK l _Toc416680431 2.3.2 OGP（10-14）-MPLA紅外吸收光譜 PAGEREF _Toc416680431 h 11 HYPERLINK l _Toc4

23、16680432 2.3.3 OGP（10-14）-MPLA 的元素分析 PAGEREF _Toc416680432 h 12 HYPERLINK l _Toc416680433 2.3.4 OGP（10-14）-MPLA的氨基酸分析 PAGEREF _Toc416680433 h 15 HYPERLINK l _Toc416680434 2.3.5 OGP（10-14）-MPLA的熱性能分析 PAGEREF _Toc416680434 h 15 HYPERLINK l _Toc416680435 2.3.6 OGP（10-14）-MPLA 的X射線光電子能譜分析 PAGEREF _Toc41

24、6680435 h 16 HYPERLINK l _Toc416680436 2.3 討論 PAGEREF _Toc416680436 h 18 HYPERLINK l _Toc416680437 2.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc416680437 h 19 HYPERLINK l _Toc416680438 3 成骨生長(zhǎng)肽改性聚乳酸的理化性能研究 PAGEREF _Toc416680438 h 20 HYPERLINK l _Toc416680439 3.1 前言 PAGEREF _Toc416680439 h 20 HYPERLINK l _Toc416680440 3.2實(shí)驗(yàn)部

25、分 PAGEREF _Toc416680440 h 20 HYPERLINK l _Toc416680441 3.2.1 主要材料和設(shè)備 PAGEREF _Toc416680441 h 20 HYPERLINK l _Toc416680442 3.2.2 分子量和分子量分布的測(cè)定 PAGEREF _Toc416680442 h 21 HYPERLINK l _Toc416680443 3.2.3 改性聚乳酸的吸水率檢測(cè) PAGEREF _Toc416680443 h 21 HYPERLINK l _Toc416680444 3.2.4 靜態(tài)水接觸角分析 PAGEREF _Toc41668044

26、4 h 21 HYPERLINK l _Toc416680445 3.2.5 降解性能測(cè)定 PAGEREF _Toc416680445 h 21 HYPERLINK l _Toc416680446 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 PAGEREF _Toc416680446 h 22 HYPERLINK l _Toc416680447 3.3.1 材料親/疏水性的測(cè)定結(jié)果 PAGEREF _Toc416680447 h 22 HYPERLINK l _Toc416680448 3.3.2 改性聚乳酸材料降解性能的測(cè)定結(jié)果 PAGEREF _Toc416680448 h 22 HYPERLINK l _Toc4

27、16680449 3.3 討論 PAGEREF _Toc416680449 h 23 HYPERLINK l _Toc416680450 3.3.1 聚乳酸改性材料的親/疏水性能 PAGEREF _Toc416680450 h 23 HYPERLINK l _Toc416680451 3.3.2 聚乳酸改性材料的體外生物降解性能 PAGEREF _Toc416680451 h 24 HYPERLINK l _Toc416680452 3.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc416680452 h 25 HYPERLINK l _Toc416680453 4 成骨生長(zhǎng)肽OGP（10-14）改性

28、聚乳酸材料的生物相容性研究 PAGEREF _Toc416680453 h 26 HYPERLINK l _Toc416680454 4.1 前言 PAGEREF _Toc416680454 h 26 HYPERLINK l _Toc416680455 4.2 實(shí)驗(yàn)部分 PAGEREF _Toc416680455 h 26 HYPERLINK l _Toc416680456 4.2.1 主要材料(cilio)和設(shè)備 PAGEREF _Toc416680456 h 26 HYPERLINK l _Toc416680457 4.2.2 功能(gngnng)聚乳酸材料薄膜的制備 PAGEREF _T

29、oc416680457 h 27 HYPERLINK l _Toc416680458 4.2.3 成骨細(xì)胞的培養(yǎng)(piyng) PAGEREF _Toc416680458 h 28 HYPERLINK l _Toc416680459 4.2.4 成骨細(xì)胞在改性聚乳酸材料上的形態(tài)學(xué)觀察 PAGEREF _Toc416680459 h 28 HYPERLINK l _Toc416680460 4.2.5成骨細(xì)胞在改性聚乳酸材料上的粘附和鋪展 PAGEREF _Toc416680460 h 28 HYPERLINK l _Toc416680461 4.2.6成骨細(xì)胞在改性聚乳酸材料上的增殖能力 PA

30、GEREF _Toc416680461 h 28 HYPERLINK l _Toc416680462 4.2.7 成骨細(xì)胞在改性聚乳酸材料上的分化能力 PAGEREF _Toc416680462 h 29 HYPERLINK l _Toc416680463 4.2.8 成骨細(xì)胞在聚乳酸改性材料膜上的礦化能力 PAGEREF _Toc416680463 h 29 HYPERLINK l _Toc416680464 4.2.9統(tǒng)計(jì)分析 PAGEREF _Toc416680464 h 30 HYPERLINK l _Toc416680465 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 PAGEREF _Toc41668046

31、5 h 30 HYPERLINK l _Toc416680466 4.3.1改性聚乳酸材料膜對(duì)成骨細(xì)胞形態(tài)、粘附和鋪展的影響 PAGEREF _Toc416680466 h 30 HYPERLINK l _Toc416680467 4.3.2改性聚乳酸材料對(duì)成骨細(xì)胞增殖的影響 PAGEREF _Toc416680467 h 32 HYPERLINK l _Toc416680468 4.3.3改性聚乳酸材料對(duì)成骨細(xì)胞分化的影響 PAGEREF _Toc416680468 h 33 HYPERLINK l _Toc416680469 4.3.4改性聚乳酸材料對(duì)成骨細(xì)胞礦化的影響 PAGEREF _

32、Toc416680469 h 35 HYPERLINK l _Toc416680470 4.3 討論 PAGEREF _Toc416680470 h 37 HYPERLINK l _Toc416680471 4.4 小結(jié) PAGEREF _Toc416680471 h 38 HYPERLINK l _Toc416680472 5 結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc416680472 h 40 HYPERLINK l _Toc416680473 5.1 結(jié)論 PAGEREF _Toc416680473 h 40 HYPERLINK l _Toc416680474 5.2 后續(xù)工作展望 PAGE

33、REF _Toc416680474 h 41 HYPERLINK l _Toc416680475 致 謝 PAGEREF _Toc416680475 h 42 HYPERLINK l _Toc416680476 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc416680476 h 43 HYPERLINK l _Toc416680477 附 錄 PAGEREF _Toc416680477 h 43 HYPERLINK l _Toc416680478 A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間科研及發(fā)表的論文情況 PAGEREF _Toc416680478 h 43 HYPERLINK l _Toc416680479 B.

34、作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果目錄 PAGEREF _Toc416680479 h 43 主要縮略詞英文縮寫(xiě)英文全稱中文名稱PDLLAPoly (D,L-lactide)D,L-聚乳酸OGPOsteogenesis growth peptide成骨生長(zhǎng)肽MPLAMaleic anhydride modified PDLLA馬來(lái)酸酐改性聚乳酸OGP (10-14)-MPLAMPLA modified with OGP (10-14)成骨生長(zhǎng)肽OGP (10-14) 和馬來(lái)酸酐改性聚乳酸 DADinmine二胺MGF-Ct24EThe C-terminal 24 amio acids pep

35、tide in the E domain of MGF力生長(zhǎng)因子E結(jié)構(gòu)域羧基端24肽ECMExtracellular matrix細(xì)胞外基質(zhì)EDC1-Ethyl-3-(3-dimethyllaminopropyl) carbodiimide hydrochloride1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽NHSN-HydroxysuccinimideN-羥基琥珀酰亞胺FTIRFourier Transform Infrared Spectrometry傅立葉變換紅外光譜儀AAAamino acid analysis氨基酸分析儀EAElementary analysis元素分析儀DSCD

36、ifferential Scanning Calorimeter差示掃描量熱計(jì)BPOBenzoyl peroxide過(guò)氧化二苯甲酰DPLADinmine Modified PLA二胺改性聚乳酸RGDArg-Gly-Asp精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸MALLSMulti-Angle Laser Light Scattering多角度激光光散射儀XPSX-ray photoelectron spectroscopyX 射線光電子能譜儀MwWeight-Average Molecular Weight重均分子量CCK-8Cell Counting Kit-8CCk-8 試劑盒ALPAlkaline Ph

37、osphatase堿性磷酸酶BMPBone morphogenetic protein骨形態(tài)發(fā)生蛋白DAPI4,6-diamidino-2-phenylindole4,6-二脒基-2-苯基吲哚1 緒 論骨組織工程材料主要研究(ynji)一種可以引導(dǎo)骨組織(zzh)和細(xì)胞(xbo)移植或骨再生的天然生物可降解材料或人工合成的生物可降解材料來(lái)替代骨組織工程中的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)。細(xì)胞的形態(tài)、粘附、遷移、增殖、分化和礦化功能等都與細(xì)胞外基質(zhì)有著密切的聯(lián)系，所以，細(xì)胞外基質(zhì)在骨修復(fù)過(guò)程的促成骨功能中起著重要作用。生物體仿生細(xì)胞外基質(zhì)的生物材料是生物醫(yī)學(xué)材料中理想的骨組織再生和修復(fù)材料 殷麗華,韓雨芝

38、,余紅豆. 納米羥基磷灰石復(fù)合支架材料生物性能的研究進(jìn)展.2013,42(6):729-732.。良好生物相容性、骨誘導(dǎo)能力和可控的生物降解性以及可起到一定支撐作用的機(jī)械強(qiáng)度是理想的仿生細(xì)胞外基質(zhì)材料必須具備的條件2 Freed LE, Vunjak-Novakovic G, Biron RJ. Biodegradable polymer scaffolds for tissue engineering.Nat Biotechnol.1994,12(7):689-693., Kim B-S,Mooney DJ,Development of biocompatible synthetic ext

39、racellular matrices for tissue engineering.Trends Biotechnol.1998,16(5):224-230.。近年來(lái)，關(guān)于利用材料仿生對(duì)胞外基質(zhì)的功能進(jìn)行模擬一直是骨組織工程的研究重點(diǎn)，選擇和制備優(yōu)良的仿生基質(zhì)材料成為骨組織工程中十分重要的任務(wù)。1.1課題研究的目的、意義骨是一種有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合生物材料，當(dāng)生物體內(nèi)骨組織或細(xì)胞由于各種原因出現(xiàn)損傷，對(duì)其進(jìn)行處理后，會(huì)造成體內(nèi)骨組織的缺損，這種情況下，僅依靠生物體自身的骨修復(fù)能力很難愈合，需要通過(guò)骨移植手術(shù)。中國(guó)因骨科疾病、交通事故和自然災(zāi)害等導(dǎo)致嚴(yán)重的骨組織損傷或功能喪失，每年有幾百萬(wàn)人需要進(jìn)行

40、骨移植手術(shù)，在骨修復(fù)過(guò)程中需要大量的骨移植材料。臨床上進(jìn)行骨移植的方法主要包括自體骨移植，同種異體骨移植和高分子聚合物等人工骨替代材料移植三種。目前，臨床上常使用的骨移植治療方法是將患者自身其他部位的骨通過(guò)手術(shù)取出部分后再移植到待修復(fù)部位以促進(jìn)該部位骨的修復(fù)和再生，即自體骨移植，但是自體骨移植在手術(shù)過(guò)程中會(huì)對(duì)患者身體造成二次損傷，易引炎癥反應(yīng)，且體內(nèi)其他部位骨組織可取的量較少 LaurencinC，KhanY，El-AminSFBone graft substitutesJExpert RevMedDevices，2006，3( 1) :4957。同種異體骨移植材料能避免二次手術(shù)，同時(shí)還具有自

41、體骨的一些優(yōu)點(diǎn)，但因免疫排斥反應(yīng)等生物安全性問(wèn)題，影響了該骨移植治療方法對(duì)體內(nèi)缺損骨的治愈效果。由于自體骨移植和同種異體骨移植對(duì)骨組織損傷或缺失等修復(fù)和其功能重建仍存在許多不足，目前關(guān)于人工骨修復(fù)材料研究成為熱點(diǎn)，其具有廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。隨著生物醫(yī)學(xué)和骨組織工程的發(fā)展，研究者通過(guò)調(diào)控高分子材料的組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)等以模仿天然骨的促成骨活性因子和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有望得到具有天然骨功能的新型仿生骨修復(fù)材料。骨組織工程主要是把細(xì)胞生物學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合，將具有成骨潛力的種子細(xì)胞種植到天然或人工合成的支架材料上，支架材料作為種子細(xì)胞的載體將種子細(xì)胞植入到骨損傷部位，在植入支架材料不斷降解的同時(shí)，種子細(xì)胞增

42、殖分化為新生骨組織，從而實(shí)現(xiàn)體內(nèi)骨受損部位的修復(fù)和再生 CraneGM，IshaugSL，Mikos AG Bone tissue engineeringJ Nat Med，1995，1( 12) :13221324, 崔福齋.骨組織工程的發(fā)展趨勢(shì)J.中國(guó)醫(yī)療器械信息,2010, 16 (2 ):16-21.。骨組織工程研究的三個(gè)關(guān)鍵要素包括具有骨支撐作用的材料、具備成骨潛能的種子細(xì)胞、能夠促進(jìn)骨生長(zhǎng)的活性因子。骨修復(fù)支架材料為生物體細(xì)胞提供黏附和生長(zhǎng)代謝的場(chǎng)所，支架材料具備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能直接影響?zhàn)じ胶蜕L(zhǎng)在其上的組織細(xì)胞的形態(tài)和功能。在骨組織工程中，所選擇的理想骨組織工程支架材料必須具備如

43、下幾點(diǎn)特性：（1）良好的生物相容性。材料本身及其降解產(chǎn)物不能對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒副作用和炎癥反應(yīng)，且組織細(xì)胞在材料上易于粘附和生長(zhǎng)即要對(duì)細(xì)胞的黏附、增殖和分化等起促進(jìn)作用；（2）良好的生物降解性。支架材料作為種子細(xì)胞載體，同時(shí)也對(duì)植入部位組織起到支撐作用，其可控的降解性可通過(guò)自身降解避免對(duì)生物體再進(jìn)行手術(shù)取出。支架材料的降解速度需要與組織細(xì)胞的生長(zhǎng)速度保持動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)組織細(xì)胞的生長(zhǎng)和修復(fù)完成的同時(shí)其植入體內(nèi)支架材料應(yīng)能被完全降解并吸收；（3）良好的材料-細(xì)胞界面。植入體內(nèi)的骨組織支架材料直接與細(xì)胞接觸，骨修復(fù)材料要促進(jìn)組織和細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和表達(dá)，則需具備利于細(xì)胞黏附、鋪展和增殖的界面；（4）可塑性和一

44、定的機(jī)械強(qiáng)度。骨組織材料要求能利用本身結(jié)構(gòu)和性能的可塑性根據(jù)骨損傷區(qū)域組織細(xì)胞的形態(tài)進(jìn)行重塑以適應(yīng)組織周圍環(huán)境，能夠?yàn)樾律墙M織提供一定的支撐，以維護(hù)骨組織生長(zhǎng)的空間環(huán)境，直到新生骨組織自身具備支撐能力，因此也要求支架材料具有一定的機(jī)械支撐能力 Thomson RC, Yaszemski MJ, Powers JM, et al. Hydroxyapatite fiber reinforced poly (alpha-hydroxy ester) foams for bone regeneration J. Biomaterials, 1998, 19(21): 1935-1943.；（5）具

45、有一定的促進(jìn)骨生長(zhǎng)的生物活性。骨修復(fù)材料攜帶一定的生物活性因子，能誘導(dǎo)細(xì)胞分化，起到加速受損骨組織愈合；（6）材料易保存和滅菌。材料通過(guò)殺菌消毒后，其自身化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能不能被破壞 Lacroix D,Chateau A,Ginebra MP,et al.Micro-finite elementmodel of bone tissue engineering scaffoldsJ. Biomaterials. 2006;27(30):5326-5334., 趙天源，孫紅.骨組織工程支架材料及其血管化的研究進(jìn)程J.中國(guó)組織工程研究, 2013, 17(38):6832-6838.。綜上可知(k z

46、h)，現(xiàn)階段研究(ynji)的仿生骨組織修復(fù)(xif)材料仍很難達(dá)到理想骨組織工程支架材料的要求，其中高分子生物材料在骨組織仿生修復(fù)材料中對(duì)骨組織的修復(fù)具有較大的優(yōu)勢(shì)。生物材料中高分子材料作為仿生生物材料的重要組成部分，包括合成高分子材料和天然高分子材料，其種類繁多，在仿生組織工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其中聚合物高分子材料（如聚乳酸、聚羥基戊酸、聚羥基丁酸、聚羥基乙酸等），可通過(guò)調(diào)控其分子結(jié)構(gòu)、分子量等來(lái)控制其理化性能可以更好的促進(jìn)材料的仿生功能田豐、成國(guó)祥、劉長(zhǎng)軍. 骨組織損傷修復(fù)生物醫(yī)用材料的研究進(jìn)展. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2005, 26(2):22-25.。由于聚羥基丁酸的力學(xué)性能和親水性較差，有

47、研究通過(guò)將羥基丁酸和乙二醇嵌段通過(guò)化學(xué)合成反應(yīng)得到聚合物，改善其在仿生材料中存在的這些問(wèn)題Zhao Q,Cheng GX. Preparation of biogegradable poly (3-hydroxybutyrate) and poly- -(ethylene glycol) multiblock copolymersJ.J Materals Science,2003,22: 3829-3831 .。聚合物仿生骨修復(fù)材料具有促進(jìn)細(xì)胞黏附、增殖和分化等功能；可控的降解能力和力學(xué)性能；具有良好的可塑性，可以通過(guò)設(shè)計(jì)及改進(jìn)合成方法來(lái)改變材料的表面特性和分子結(jié)構(gòu)，使其更有利于引入和攜帶具有

48、生物活性的因子。在眾多高分子材料中，聚乳酸材料具備以上優(yōu)點(diǎn)，研究和利用聚乳酸基仿生骨修復(fù)材料是骨組織工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。但是聚乳酸作為骨修復(fù)材料仍存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：（1）降解速度可控性差。聚乳酸材料在體內(nèi)環(huán)境中，受到各種因素的影響其結(jié)構(gòu)很容易被破壞，無(wú)法控制材料的降解速度，從而導(dǎo)致其在體內(nèi)所起的支撐時(shí)間無(wú)法控制；(2)機(jī)械強(qiáng)度低。材料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分子量的差別，導(dǎo)致其抗壓能力差；(3)容易引起炎癥反應(yīng)。材料在體內(nèi)降解會(huì)產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì)，從而促進(jìn)材料的酸自催化現(xiàn)象，酸性物質(zhì)的增加會(huì)對(duì)生物體內(nèi)組織和細(xì)胞產(chǎn)生影響；(4)親水性差。材料的親水性影響了細(xì)胞相容性，從而降低了細(xì)胞在材料上的粘附和生長(zhǎng)

49、，在其上生物活性表達(dá)能力差 Nampoothiri KM, Nair NR, John RP. An overview of the recent developments in polylactide (PLA) research J. Bioresource Technol,2010,101(22):8493-8501., Bertoldi C, Zaffe D, Consolo U. Polylactide/polyglycolide copolymer in bone defect healing in humansJ. Biomaterials, 2008, 29(12):1817-

50、1823., Puppi D, Chiellini F, Piras AM, et al. Polymeric materials for bone and cartilage repairJ. Prog Polym Sci ,2010,35(3): 403-440.。為克服(kf)聚乳酸材料存在的缺點(diǎn)(qudin)，能達(dá)到材料在組織(zzh)工程領(lǐng)域的骨修復(fù)材料的基本要求，從理想的骨組織工程修復(fù)材料出發(fā)，尋找一種兼有聚乳酸材料良好生物相容性和生物降解性，同時(shí)具備優(yōu)良力學(xué)性能和親水性的聚合物材料并引入某些生物活性因子，提高聚乳酸材料的生物活性，使其促進(jìn)骨組織修復(fù)和骨再生。隨著對(duì)聚乳酸材料的仿生

51、作用優(yōu)化研究的不斷深入，將具有生物活性的膠原蛋白和多肽等引入到聚乳酸材料中，利用活性因子與體內(nèi)細(xì)胞的特異性結(jié)合，以促進(jìn)改性聚乳酸材料上粘附細(xì)胞的生長(zhǎng)。聚乳酸仿生修飾主要包括化學(xué)改性和物理改性兩種方法 Yang J, Bei J Z, Wang S G. Enhanced cell affinity of poly(D,L-lactide) by combining plasma treatment with collagen anchorage J.Biomaterials, 2002, 23(12): 2607-2614., Zhu Y B, Chian K S, Chan M B, et

52、al. Protein bonding on biodegradable poly(L-lactide-co- caprolactone) membrane for esophageal tissue engineering J. Biomaterials, 2006, 27(1): 68-78.，其中由于物理方法改性聚乳酸依靠的是材料的吸附特點(diǎn)，這樣得到的改性材料所含活性因子不均勻或不穩(wěn)定。因此，聚乳酸仿生改性多采用化學(xué)改性，其主要是通過(guò)共聚法或側(cè)鏈接枝方法將活性因子接枝到聚乳酸材料上。國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于將生物活性因子通過(guò)化學(xué)改性方法共價(jià)接枝到聚乳酸等生物材料的研究。Cook Cook AD

53、, Hrkach JS, Gao NN, et al. Characterization and development of RGD-peptide- modified poly(lactic acid-co-lysine) as an interactive, resorbable biomaterial J. J Biomed Mater Res. 1997, 35: 513-523. 和Chen R Chen R, Curran SJ, Curran JM, et al. The use of poly(l-lactide) and RGD modified microspheres

54、as cell carriers in a flow intermittency bioreactor for tissue engineering cartilageJ. Biomaterials, 2006, 27(25): 4453-60.等，利用共價(jià)接枝方法將可調(diào)控成骨細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)上的粘附性的活性多肽RGD引入到改性聚乳酸材料上，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證明該新型聚乳酸基仿生材料可促進(jìn)細(xì)胞在材料表面的粘附，可誘導(dǎo)細(xì)胞在支架材料上的遷移和增殖。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，多肽RGD引入到聚乳酸材料中，使聚乳酸材料的降解性能、分子量和力學(xué)性能降低，且引入的RGD多肽促進(jìn)成骨細(xì)胞分化能力差，導(dǎo)致其促成骨效果差。

55、劉磊力等 劉磊力，鄭永攢，羅知非. 膠原改性聚乳酸的制備及細(xì)胞相容性研究J. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2013,27(2):360-364.通過(guò)將膠原蛋白活性因子引入到聚乳酸材料中，并證明該改性材料具有生物特異性，有利用于提高聚乳酸材料親水性，但膠原改性聚乳酸仍不能控制其在生物體內(nèi)的降解速率，所具有的生物活性較弱。理想的仿生骨修復(fù)材料應(yīng)具備良好的生物相容性，可控的降解性能以及能為新生骨提供一定的支架作用，同時(shí)應(yīng)具有促成骨生物活性。尋找理想的仿生骨修復(fù)材料一直是骨組織工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，為更好的解決骨修復(fù)和再生有著重要的價(jià)值。為此需找到一種具有明確促進(jìn)骨生長(zhǎng)的活性因子，并能通過(guò)化學(xué)改性方法接枝到聚乳酸

56、材料中，以提高聚乳酸材料促進(jìn)骨生長(zhǎng)的能力，從而擴(kuò)大其在骨組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。1.2國(guó)內(nèi)外研究(ynji)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 聚乳酸及其改性聚乳酸材料(cilio)的研究(ynji)聚乳酸（PLA）屬于生物可降解脂肪族聚酯，其降解的最終產(chǎn)物為水和二氧化碳，具有良好的生物相容性、無(wú)毒、無(wú)刺激、可塑性好等優(yōu)點(diǎn)屬于綠色環(huán)保型材料，被廣泛用于組織工程支架、骨缺損部位填充劑、藥物緩釋材料、聚乳酸塑料等 Marc-Olivier M, Silke M, et al. Human fetal bone cells associated with ceramic reinforced PLA s

57、caffolds for tissue engineeringJ. Bone, 2008, 42(3): 554-564., Christian W, Steven P. Schwendeman.Principles of encapsulating hydrophobic drugs in PLA/PLGA microparticles Review ArticleJ. International Journal of Pharmaceutics, 2008,364(2): 298-327., Mehta R, Kumar V, Bhunia H, et al. Synthesis of p

58、oly(lactic acid): a reviewJ. Journal of Macromolecular Science: Part C: Polymer Reviews, 2005, 45(4): 325-349., Kalambur S, Rizvi SSH. An overview of starch-based plastic blends from reactive extrusionJ. Journal of Plastic Film and Sheeting, 2006, 22(1): 39-58.。聚乳酸具有旋光性，主要包括聚（L-乳酸）（PLLA）、聚（D-乳酸）（PDL

59、A）和聚（D，L-乳酸）（PDLLA）等幾種不同的旋光異構(gòu)體，由于乳酸旋光性的影響，這三種聚乳酸材料的物理性能也存在著差異，在聚乳酸支架材料改性研究中使用的旋光性聚乳主要為PLLA和PDLLA Middleton J C, Tipton A J.Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices J. Biomaterials，2000,21（23）:2335-2346.。在骨組織工程中，聚乳酸仿生骨修復(fù)材料主要作用是為體內(nèi)組織細(xì)胞提供生長(zhǎng)空間并促進(jìn)骨細(xì)胞增殖和分化為組織或器官，并利用高分子材料的降解性能在體內(nèi)緩慢降解最終被生物體吸收，

60、使材料能在生物體內(nèi)對(duì)骨的愈合作用達(dá)到較好效果。目前聚乳酸材料在對(duì)骨、神經(jīng)、皮膚、血管等組織和器官的培養(yǎng)研究已取得很大進(jìn)步 樊國(guó)棟，張春梅. 聚乳酸在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究進(jìn)展J.科技導(dǎo)報(bào)2010，28（19）：103-107.，并在研究過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)，以擴(kuò)展聚乳酸在組織工程材料領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。隨著聚乳酸材料應(yīng)用的不斷廣泛，關(guān)于聚乳酸材料的研究也在不斷發(fā)展，但聚乳酸仍存在親水性差、材料酸性降解不可控和生物活性較低等問(wèn)題。近年來(lái)，針對(duì)聚乳酸存在的這些問(wèn)題，出現(xiàn)了大量關(guān)于聚乳酸仿生改性的研究 Edlund U, Kallrot M, Albertsson A C. Single-step co