论文摘要
目的新型有序纳米介孔生物玻璃805（Mesoporous Bioactive Glasses 80S,MBG80S,以下简称MBG）是复旦大学严晓霞等通过采用溶剂挥发诱导自组装并结合溶胶-凝胶技术制备的一类新型材料。初步研究表明,其具有良好的体外生物活性和生物相容性。本文研究新型有序纳米介孔生物活性玻璃在体外模拟实验中的力学性能变化及其机制,对骨形成蛋白—2（BMP—2）的吸附和缓释效应及其机制和对成骨细胞增殖,分化,矿化以及粘附的作用,以探讨其进一步发展为骨组织工程支架材料的可能性。方法第一部分实验中,将MBG80S粉剂压制成型后,浸泡于SBF液中,10天中于各时间点取出后取一枚扫描电镜观察表面和内部的变化,其余测试弹性模量和压缩强度,并测定滤液中的离子浓度和PH变化。并以具有相同化学组分无介孔结构的生物玻璃80S（BG80S,以下简称BG）为对照组平行测试。第二部分实验中,我们利用与rhBMP-2有近似结构、等电点和分子量的a—糜蛋白酶（a—Chy）为模拟蛋白,用I125同位素标记作为示踪,研究了MBG单体粉剂的吸附曲线,MBG成型片剂的吸附曲线和MBG80S片剂两周的短期释放曲线。同样以BG为对照,分析其吸附和释放机制。最后我们用I125同位素标记rhBMP-2,描记MBG成型片剂三个月的释放曲线,总结药代动力学规律。第三部分实验中,用混合酶消化法分离大鼠颅盖骨成骨细胞,进行原代培养;成骨细胞与不同浓度的MBG浸提液作用后,以空白培养液为对照,MTT法测定细胞增殖;PNPP法检测碱性磷酸酶活性;矿化结节计数和面积测量分析MBG对成骨细胞矿化能力的影响。并测定MBG浸提液和空白培养液中的离子浓度。同时用0.0625%浓度的MBG浸提液配制不同浓度的rhBMP—2—MBG培养液,以空白培养液和不同浓度的rhBMP—2培养液为对照,MTT法测定细胞增殖;PNPP法检测碱性磷酸酶活性。第四部分实验中用混合酶消化法分离大鼠颅盖骨成骨细胞,进行原代培养;将细胞接种于MBG片剂上,培养3d,7d,11d,扫描电镜观察成骨细胞形态学和粘附情况。结果1.电镜下MBG材料表面和内部在4小时以后就有含碳羟基磷灰石（HCA）的生长,材料颗粒间缝隙的数量和尺寸都明显减小,颗粒间相互融合。而BG80S材料表面和内部无明显晶体生长。力学测试表明初始强度相同的MBG80S和BG80S材料,在SBF液中浸泡4小时后力学性能发生了完全不同的变化,前者的弹性模量快速上升100—150MPa,48小时后维持于250-200MPa,压缩强度基本同步,在20—30MPa和30—40MPa之间。而BG快速下降,弹性模量和压缩强度分别维持在20MPa左右和10MPa以下。离子浓度和PH变化,MBG和BG材料之间,MBG材料与粉剂之间也有明显的不同。提示MBG的快速表面晶体生长是改变材料力学性能的主要原因,同时也改变了材料内外的物质交流。2.MBG和BG粉剂本身蛋白快速吸附在4小时时达到最大,分别为47.080ug/mg和19.912ug/mg（蛋白/材料）,此后随着MBG表面HCA晶体生长,其蛋白吸附仍有进一步增长,而BG则没有明显变化。压片后,MBG和BG材料的最大吸附量和吸附曲线形念较粉剂都有较大的变化,由于HCA晶体生长改变了材料内外的物质交流,MBG改变更大。在模拟蛋白a—Chy的短期释放实验中,MBG和BG都有缓释作用,但MBG缓释更为平缓。在对rhBMP—2的释放实验中,MBG表现出良好的缓释性能,其释放行为符合Hugichi方程,MBG对rhBMP-2的50%缓释时间为248.38天。3.0.5%以下各浓度组MBG浸提液均对成骨细胞增殖无影响,而1%浓度组对细胞增殖有轻度抑制,与对照组相比差异有统计学显著意义;各浓度MBG浸提液均可以增强碱性磷酸酶活性,与对照组相比,其中0.0625、0.125、0.25%浓度明显提高ALP活性,差异有明显的统计学意义;0.0625%浓度时,矿化结节数目无明显变化,而矿化结节面积则明显增加。提示MBG在低浓度时对成骨细胞由较好的促进分化和矿化作用,对增殖无明显作用。用0.0625%浓度的MBG浸提液配制不同浓度的rhBMP—2—MBG培养液培养成骨细胞后,与空白培养液相比各浓度组rhBMP—2—MBG培养液对细胞增殖和分化无明显作用,但相同蛋白浓度的rhBMP—2—MBG培养液和rhBMP—2—细胞培养液相比有明显差异,提示rhBMP-2与MBG浸提液中的产物可能在分子生物学水平上有某种相互影响的作用。4.扫描电镜下细胞形态分化良好,胞体伸长呈长梭形、多边形或异型形,细胞表面具有较多的皱褶和微绒毛,众多丝状和纤维状突起伸展相互联接形成网状。成骨细胞在材料表面粘附良好,细胞相互之间结合良好。提示MBG对成骨细胞有良好的生物相容性和粘附性能。结论新型有序纳米介孔生物玻璃80S（MBG80S）在体外试验中,具有良好的力学性能,对中低分子有良好的吸附和缓释作用,对成骨细胞有良好的生物相容性和细胞粘附性能,有希望成为新型的骨组织工程支架材料和骨缺损填充材料,值得进一步深入研究。
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标签：生物活性玻璃论文; 吸附论文; 缓释论文; 骨形成蛋白论文; 弹性模量论文; 成骨细胞论文; 粘附论文; 分化骨缺损论文;