PLGA/HA骨支架材料的降解特性

作者:张厚安;张翠娟;易继勇 刊名:材料导报 上传者:管红兵

【摘要】采用有机泡沫法获得了HA多孔骨架,运用溶胶浇铸法将PLGA溶胶填充入多孔骨架中,制备出骨组织工程用PLGA/HA复合支架材料,并考察了其在模拟体液中的降解性能,通过SEM观察了其表面组织形貌。结果表明,随浆料中HA含量的增加,材料降解后质量损失增大,且随降解时间的延长,PLGA/HA骨支架材料表面粘附的磷灰石相增多,表明该复合材料具有良好的生物活性。

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羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,是脊椎动物骨和齿的主要无机成分[1],它不但可以生物降解,而且能诱导细胞生长和分裂[2],已临床应用于骨科和牙科[3]。但致密态羟基磷灰石刚度过大,易产生应力屏障效应,不利于骨组织修复,且不易与药物合成。天然骨是由有机相(Col)的增韧相和纳米无机相(HA)的增强相组成的复合材料。模拟天然骨的结构和成分,通过有机可降解高聚物与HA复合的方式可制备出性能优良的可降解吸收的骨修复与替换材料[4]。PLGA是一种常见的可降解生物材料,在体内对组织细胞无害、生物相容性好、无毒、易加工[5,6]。HA呈碱性,对PLGA的酸催化降解有一定减缓作用,并有可能减轻或消除因PLGA降解产生的过量酸性产物引起的非感染性炎症。因此,本实验拟将PLGA浇铸入多孔HA中以制备PLGA/HA复合材料,并将其置于模拟体液中考察该材料的降解性能,为骨替换材料提供实验依据。1实验1.1模拟体液(SBF)的配制将盛有一定量去离子水的烧杯置于37水浴中,依次加入NaCl、NaHCO3、KCl、CaCl2、MgCl2.6H2O、K2HPO4.3H2O和Na2SO4等,配制500mL模拟体液[7]。SBF的组成见表1,模拟体液与人体血浆中的无机离子种类和浓度大体相同。表1人体血浆与模拟体液的组成Table1Compositionofthehumanbloodplasmaandsimulatedbodyfluid(SBF)组成Na+K+Ca2+Mg2+HCO3-Cl-HPO42-SO42-人体血浆(mol/mL)14252.51.527.010310.5模拟体液(mol/mL)14252.51.527.011510.51.2多孔HA基体的制备选用HA纳米粉和15%(体积分数)乙酸按HA含量为30%、40%、50%、60%和70%的比例配制成陶瓷浆料,加入硅溶胶和正丁醇分别作为粘结剂和消泡剂;选用不同孔径的聚氨酯海绵模板,利用有机泡沫法[8]将制备好的浆料均匀涂覆在泡沫体的孔筋上,经1300烧结2h获得多孔HA基体。1.3PLGA/HA骨支架材料的制备与降解性能测试将一定量的PLGA溶解于适量的三氯甲烷(CH4Cl3)中,置于搅拌器搅拌30min,并用稀盐酸调节其pH值。当PLGA粘度为50mPa.s时,将PLGA溶胶浇入HA多孔基体中,制备出PLGA/HA复合材料。将复合材料样品浸泡在模拟体液(SBF)中进行降解实验,每隔48h取出样品,用丙酮冲洗后干燥至恒重称其质量,总降解时间为192h。采用JSM-6380LV型扫描显微镜观察样品降解后的微观形貌。2结果与分析2.1固相HA含量对基体孔隙率的影响图1为固相HA含量与孔隙率的关系。由图1可见,当固相HA含量低于70%时,随HA含量的增加,支架的孔隙率增大;但HA含量超过70%时,孔隙率下降。其原因是固相HA含量过高会使浆料的流动性变差,难以填充有机泡沫体的所有孔道,挤出多余浆料困难,易造成堵孔现象,导致孔隙率降低图。1固相HA含量与多孔基体孔隙率的关系Fig.1RelationshipbetweentheporosityofthescaffoldandthevolumefractionofHA2.2PLGA/HA骨支架材料的微观形貌PLGA/HA骨支架材料的微观形貌如图2所示。由图2可知,PLGA图能2充P分L填GA充/H孔A洞复并合向材孔料洞的内微延观伸形,复貌合较完全。Fig.2SEMmicrographofPLGA/HAcomposite2.3PLGA/HA骨支架材料的降解性能图3为5种样品

参考文献

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