可控释淫羊藿苷的纳米仿生支架在骨修复领域的应用研究

骨缺损和坏死在临床上是一个难题，组织工程学的发展，为骨组织的修复和重建提供了新的思路和方法。淫羊藿苷对促进成骨细胞的活性、抑制破骨细胞，调节骨组织代谢等方面具有明显的作用。 本课题中我们构建的控释人工骨由n-HA和CSH构成，先将包裹有淫羊藿苷的壳聚糖纳米粒混合在CSH晶体粉末中；再将低温下合成的多孔n-HA晶体充分吸附淫羊藿苷；最后按照既定比例将n-HA和CSH组合，从而达到药物控释的作用。通过兔股骨干缺损模型的建立，在骨缺损部位植入可控释人工骨，并从物理特征、力学性能、体外细胞相容性、药物控释行为和骨缺损修复等方面进行研究。开发出一种能够有效应用于骨修复领域的新型人工骨，为解决骨缺损和骨坏死这一难题提供一个新的方法和途径。

课题从仿生的角度出发，选择壳聚糖（CS）与羟基磷灰石（HA）复合体系为研究对象，合成具有控释淫羊藿苷作用的纳米仿生支架，并通过动物实验探讨在该仿生材料在骨修复领域的应用前景。通过冷冻干燥法制备了壳聚糖/羟基磷灰石（CS/HA）多孔支架材料，齐弯曲强度可达20MPa，孔隙率为60%，孔结构均匀且孔洞相互贯通，孔径约100~150μm，满足骨修复材料的要求。以CS/HA支架材料作为淫羊藿苷的药物载体，研究了其载药量与体外药物释放行为。淫羊藿苷与CS之间的氢键作用使药物易进入并吸附于支架的孔洞网络中，药物在PBS缓冲液中的释放较快，支架载药量为10-6mmol/cm3时，48h时淫羊藿苷释放量达到65%。采用RAFT聚合法合成了PAA-PEG及PNIPAAm-PEG嵌段共聚物，将其自组装为胶束后作为淫羊藿苷的药物载体。用FTIR、1H NMR、GPC、DLS、SEM等对共聚物胶束的结构及形貌进行了表征，并研究了载药胶束的药物释放行为。PNIPAAm-PEG具有温度敏感性，可通过改变两嵌段比例调节其低临界溶解温度，载药胶束的药物释放具有温度可控性。将载药胶束与CS/HA支架进行复合，得到可控释淫羊藿苷复合骨修复支架，其体外药物释放结果表明，利用共聚物胶束可显著降低淫羊藿苷的释放速率及单位时间内的药物释放量，载药量为10-6mmol/cm3时，120h时淫羊藿苷释放量仅为25%~30%，可满足对于骨组织损伤及骨科疾病的修复与治疗功能。. 在动物实验中发现1：2周和4周的异位成骨量检测显示实验组的成骨活性较对照组优，有显著性差异（P<0.01）在4周的X线及三维CT成像均可以见到明显的新骨形成表现2. 在骨缺损修复实验中，实验组在软骨诱导成骨、小梁骨的形成数量、骨缺损修复等方面均明显优于对照组（P<0.01）。植入后4周可见大量的软骨细胞、成骨细胞、胶原组织及较多的小血管，骨小梁粗大、规则。8周时编织骨小梁逐渐改建为成熟的板层骨、和髓腔结构，骨缺损基本修复,材料在8周时基本降解，12周时完全修复。对照组8周时骨缺损大部修复，但骨缺损修复处表面不规整，仍可以见到较多的材料残余。12周时基本修复但表面不够光滑。结论1. 淫羊藿苷-CS/HA纳米仿生人工骨有较强的成骨活性，可以促进骨缺损的修复。2. CS/HA纳米缓释材料具有独特的表面结构，是一个吸附和控释药物的良好缓释载体