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《华南理工大学》 2017年
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自愈合水凝胶的制备及其在骨软骨修复中的应用

游柏浩  
【摘要】:关节软骨具有复杂的分层结构,一旦发生损伤,自我修复能力十分有限,而且目前临床上依然缺乏有效的治疗方法。软骨组织工程的快速发展,为软骨缺损的治疗开辟了新的途径。软骨缺损在缺乏有效治疗的情况下往往会发展成为骨软骨缺损。由于软骨和软骨下骨具有不同的再生能力和特点,因此,构建界面牢固结合的骨软骨一体化修复支架具有重要意义。本文首先制备了水溶性良好的壳聚糖衍生物CEC和含醛基的透明质酸衍生物OHA,通过CEC和OHA之间的Schiff-base反应,得到SNHC和SNHS单网络水凝胶,拟分别用于软骨和软骨下骨修复。通过改变固含量和成分,可以实现水凝胶力学性能的调节。利用SNHC和SNHS水凝胶的自愈合特性,我们成功制备了一种界面结合良好的双相单网络骨软骨修复支架SNHO。SNHO水凝胶具有良好的生物相容性,但是动态亚胺键和完全培养基中酶的存在加速了它的降解,因而难以用作长期植入支架。为了解决自愈合水凝胶降解速度过快的问题,我们通过引入PEGDA,结合Schiff-base反应和自由基反应,制备了分别用于软骨和软骨下骨修复的DNHC和DNHS双网络自愈合水凝胶。双网络水凝胶仍然具有良好的细胞相容性,BMSC细胞不但能够在水凝胶中很好的存活,而且能够迅速增殖,培养7 d后,水凝胶中细胞的数量和孔板对照组并没有显著差异。将该材料植入C57BL/6J小鼠皮下,术后10 d,有急性炎症反应;术后20 d,炎症几乎消失,说明水凝胶能够快速适应体内环境。流变以及动态力学分析(DMA)测试证明水凝胶的双网络结构并不会对自愈合性能造成影响。基于DNHC和DNHS水凝胶的自愈合性能,我们构建了一种具有良好的界面结合性能的双相双网络骨软骨支架DNHO,其在培养基中浸泡30 d依然能够保持完整的双相结构。最后考察了DNHC水凝胶中BMSC细胞的体外成软骨分化,以及多种支架在兔膝关节骨软骨缺损模型中的修复效果,证明了细胞复合水凝胶支架比无细胞水凝胶支架具有更好的修复效果,同时,骨软骨一体化修复支架比单纯的软骨支架更能促进软骨下骨和软骨的再生。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R318.08

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