介孔硅酸钙_壳聚糖复合材料的制备、药物传递及成骨性能研究

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1、学校代码：10270分类号：TQ174.1学号：152200914硕士学位论文介孔硅酸钙/壳聚糖复合材料的制备、药物传递及成骨性能研究学院：生命与环境科学学院专业：化学工程研究方向：陶瓷功能材料研究生姓名：温玺指导教师：郭亚平完成日期:2018年4月上海师范大学硕士学位论文摘要摘要随着创伤、肿瘤切除、事故等原因引起的骨缺损的数量加，对骨植入物的需求量逐渐增加，因此研制骨修复材料具有重要意义。目前主要有自体骨和异体骨移植、人工合成骨修复材料三种方法。自体骨移植容易造成新的创伤，引起共体组织并发症；异体骨移植易引起免疫排斥反应，可能从供体传染疾病，给病患造成二次伤害。目前主

2、要的人工合成骨修复材料主要包括羟基磷灰石、介孔硅酸钙、活性生物玻璃、磷酸三钙等，这些材料都具备良好的生物相容性和骨传导性，但是不具备一定的骨诱导性能，生长因子、促成骨药物能够提高材料的的骨诱导性能，因此新型药物传递系统可以弥补目前材料在骨诱导性能方面的不足，但对于临床应用仍是一个巨大的挑战。本文首次利用有机模板法制备了介孔硅酸钙，通过调节壳聚糖溶液的pH负载PFT形成介孔硅酸钙/壳聚糖/PFT复合微球；利用冷冻干燥法合成介孔硅酸钙/壳聚糖三维多孔支架，CaSiO3/CS兼具大孔和介孔，能够负载SC79合成CaSiO3/CS/SC79复合多孔支架。通过TEM、XRD、

3、SEM、FTIR、BET、TG-DTA等方法表征两种材料的结构、组成和力学性能，并测定其药物释放性能；通过动物实验和细胞实验研究材料的生物相容性和成骨性能。介孔CaSiO3微球的直径约为150-200nm，CaSiO3的介孔结构可以作为药物负载和释放的通道，包裹在硅酸钙表面的壳聚糖能够有效地控制药物释放，最高释放量可达到180g。细胞实验中，CaSiO3/CS和CaSiO3/CS/PFT材料都表现出良好的细胞相容性，并且细胞能在材料上充分铺展，有较多伪足，没有明显的细胞毒性，促进细胞增殖。此外，PFT的释放有助于提高COL1，RUNX2，OCN的mRNA的相对表达

4、水平。蛋白水平上，提高了-catenin，-actin成骨蛋白的形成，同时增加碱性磷酸酶ALP活性，因为复合微球释放的PFT能够抑制p53破坏-连环蛋白，促进细胞增殖，下游转录基因表达愈为明显。CaSiO3/CS/PFT表现为优异的细胞相容性、骨诱导性能，表明CaSiO3/CS/PFT能够应用于修复骨缺损。CaSiO3/CS支架兼具大孔和介孔，能负载SC79形成CaSiO3/CS/SC79支架。CS和SC79中官能团之间存在氢键作用，使CaSiO3/CS/SC79支架表现出良好的药物缓释性能。体外细胞实验中，CaSiO3/CS和CaSiO3/CS/SC79支

5、架均表现出良好的细胞相容性，有利于骨髓间充质干细胞（BMSCs）的粘附，扩散和增殖。SC79激活Akt/GSK3β/β-连环蛋白信号通路进而加速了BMSCs的成骨分化。通过Micro-CT，H＆E染色，COL1的免疫组织化学染色，VanGieson（VG）染色和Masson染色来研究支架上的骨再生。与纯CaSiO3/CS支架相比，I摘要上海师范大学硕士学位论文CaSiO3/CS/SC79支架更加明显促进新骨组织的形成。因此，CaSiO3/CS/SC79支架是加强局部骨再生的新型植入物。关键词：药物递送系统；介孔CaSiO3；Pifithrin-；SC79；骨诱导；骨再

6、生IIShanghaiNormalUniversityMasterofChemicalEngineeringAbstractAbstractWiththeincreaseinthenumberofbonedefectscausedbytrauma,tumorresection,accidents,etc.,thedemandforboneimplantsisgraduallyincreasing.Therefore,itisofgreatsignificancetodevelopbonerepairmaterials.Atpresent,therearethreemet

7、hods:autologousboneandallogeneicbonetransplantationandbonerepairmaterials.Autologousbonegraftsarepronetonewwoundsandarepronetocomplicationsinthecommunaltissue.Allogeneicbonegraftsarepronetocauseimmunerejectionandmaycausesecondarydamagetodonorsfromdonor-transmitteddiseases