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PLGA纳米纤维支架缓释辛伐他汀促进骨再生的研究

2020-12-27阅读(363)

PLGA纳米纤维支架缓释辛伐他汀促进骨再生的研究

论文摘要

一直以来,头颈部的肿瘤、外伤以及骨相关疾病等均可以造成颌面部骨组织的部分或大部分缺损,目前临床上相应的治疗方法主要是外科手术包括自体骨移植、异体骨移植以及修复体治疗等,这些传统的治疗方法各自存在一定的问题。近年来,随着组织工程学的全面发展,骨组织再生的方法成为治疗颌面部骨缺损的新思路。目的:诸多学者关注骨组织形成的微环境,对成骨细胞、生长因子等方面进行了广泛研究。针对骨组织形成的微环境,我们尝试构建利于骨组织生长的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly（lactic-co-glycolic acid）, PLGA）纳米纤维支架材料,并加入骨组织的主要成分——羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HA）和促进骨再生的药物——辛伐他汀（simvastatin, S）,通过PLGA的缓慢降解将二者逐步释放于骨组织的微环境中,达到促进骨再生的目的。方法:我们利用高压静电纺丝的方法合成PLGA , PLGA/HA ,PLGA/HA/simcastatin（PLGA/HA/S）纳米纤维支架,通过扫描电镜（SEM）观察支架形貌,并在模拟体液（simulated body fluid （SBF））中进行降解实验,检测PLGA/HA/S支架释放辛伐他汀的剂量与时间的依赖关系;体外实验主要是研究小鼠的前成骨细胞（MC3T3-E1）在三种支架材料上的黏附、增殖,同时通过pNPP的方法检测细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性;体内实验是构建大鼠头盖骨缺损模型,将16只雌性SD大鼠分为四组,分别是假手术组、PLGA组、PLGA/HA组、PLGA/HA/S组,在头盖骨人字缝处制备直径为5mm的圆形缺损,植入材料4周后处死动物,将标本用10%中性福尔马林固定24小时后进行软X线测量和组织学分析。结果:我们可以合成形貌规则的PLGA、PLGA/HA、PLGA/HA/S纳米纤维支架,SEM结果显示纳米纤维直径在20nm-1μm;将PLGA/HA/S支架置于缓释体系中可在不同时间测得载药支架释放辛伐他汀的量,在第60天时仍有有效剂量的药物从支架材料中释放出来;将小鼠前成骨细胞MC3T3-E1分别接种到以上三种纳米纤维支架上,第一天和第三天的SEM结果表明细胞可以在这三种支架上较好的黏附和生长,特别是在PLGA/HA/S组有大量细胞外基质合成,细胞-细胞相互连接生长成片状;MTT结果显示在第一天时,PLGA/HA/S组细胞有明显增殖,显著高于PLGA、PLGA/HA组（P<0.05）,第三天时,三种支架材料上的细胞数量增殖不明显,彼此差异不大,到第五天时,各组细胞数量均明显增多;ALP活性实验结果显示:PLGA/HA/S组细胞ALP相对活性在第14天时明显高于其他组（P<0.05）,表明该组的前成骨细胞向成骨细胞分化明显;通过软X线测量结果和组织学分析可得假手术组骨灰度值低,缺损边缘光滑,几乎没有新骨形成,缺损边缘成骨细胞和间充质干细胞数量少,仅形成少量的纤维结缔组织,成骨不活跃,而PLGA/HA/S组骨灰度值高于其他各组（P<0.05）,缺损直径明显减小;组织学分析中假手术组没有新骨形成,PLGA/HA/S组可见大量新生骨,覆盖1/3骨缺损,缺损边缘成骨细胞和间充质干细胞成立方形,有较高的成骨活性,与其余各组有明显差异。结论:我们可以利用静电纺丝方法合成形貌类似于细胞外基质的多孔纳米纤维支架（PLGA、PLGA/HA、PLGA/HA/S）,通过体内体外实验可以证明载药纳米纤维支架可以通过缓慢降解逐步将辛伐他汀释放于微环境中,在体外促进了细胞的黏附、增殖以及分化,在体内对骨组织的再生起到了正向调节作用。这一载药纳米纤维支架为骨组织再生提供了新的思路,也为应用骨再生方法治疗颌面部骨组织缺损提供了新的理论依据。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 第2章 文献综述
  • 2.1 骨组织的组成成分
  • 2.2 骨再生
  • 2.3 纳米纤维支架用于骨再生
  • 2.3.1 无机纳米纤维
  • 2.3.2 聚合物纳米纤维
  • 2.3.3 聚合物和无机纳米粒子的混合物
  • 2.4 生物功能化的纳米纤维支架
  • 2.4.1 药物控释
  • 2.4.2 复合生物大分子
  • 第3章 材料和方法
  • 3.1 材料和仪器
  • 3.1.1 主要原料和试剂
  • 3.1.2 主要仪器设备
  • 3.2 单纯及复合辛伐他汀的PLGA 纳米纤维支架的合成
  • 3.3 复合辛伐他汀的PLGA 纳米纤维支架的降解
  • 3.4 体外实验
  • 3.4.1 成骨细胞的培养
  • 3.4.2 成骨细胞在支架材料上的黏附
  • 3.4.3 成骨细胞在支架材料上的增殖
  • 3.4.4 碱性磷酸酶（ALP）活性
  • 3.5 体内实验
  • 3.5.1 构建大鼠头盖骨缺损模型
  • 3.5.2 软X 线图像分析
  • 3.5.3 组织形态分析
  • 3.6 统计学分析
  • 第4章 结果和讨论
  • 4.1 PLGA、PLGA/HA、PLGA/HA/S 纳米纤维支架的表征
  • 4.2 纳米纤维支架的体外降解
  • 4.3 成骨细胞在纳米纤维支架上的黏附
  • 4.4 成骨细胞在纳米纤维支架上的增殖
  • 4.5 ALP 活性
  • 4.6 软X 线测量
  • 4.7 组织学分析
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 作者简介及在学期间所取得的科研成果
  • 致谢

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