硅酸钙/玉米蛋白多孔活性支架及其在体骨修复评价的研究

本项目将纳米硅酸钙颗粒与可降解的天然高分子- - 玉米醇溶蛋白复合制备多孔活性骨植入支架。通过体外溶液浸泡、细胞培养实验等研究硅酸钙对复合支架材料的生物活性、降解性和生物相容性的影响。同时建立兔桡骨大段缺损模型，利用上海光源特有的同步辐射X射线成像技术（高分辨率、高衬度、低剂量），在体原位（无损检测）观察材料修复骨缺损及材料降解过程，通过获取二维及三维图像，来表征新骨形成与材料降解过程、材料与骨组织界面、血管生长等情况。通过软件分析，研究支架材料体内新骨形成、血管化和材料降解过程及机理。本项目将获得一种新型的多孔活性支架材料及制备技术，为构建活性化骨植入支架材料提供新思路和方法。根据同步辐射X射线影像学的统计结果，与多层组织切片结果对照，建立量化地评价骨植入支架材料对骨修复效果的新方法。

本项目将具有生物活性且生物降解的纳米硅酸钙纤维与可降解的天然高分子材料玉米醇溶蛋白复合，通过粒子析出法制备出多孔活性骨植入复合支架材料，其孔径尺寸为300-500微米。通过体外溶液浸泡、细胞培养实验研究了硅酸钙/玉米蛋白复合支架的降解性以及对细胞黏附、增殖与分化等行为的影响。建立了兔桡骨大段缺损修复模型，植入复合支架后在不同时间点通过同步辐射X射线相衬成像评价动物的骨缺损部位修复情况，同时对缺损部位离体组织进行同步辐射显微CT成像，研究了材料与骨组织界面、材料降解程度、新生骨长入程度、软骨及血管生长情况等。利用同步辐射X射线成像技术开展了骨植入材料降解行为、材料-骨界面状态、活体动物实时检测等方面的研究，借助高空间分辨率和高相位衬度的同步辐射X射线成像技术可清晰地观察到植入材料、周边组织及界面的形态。通过对成像参数的优化与图像处理方法的改进，进一步深入开展了二维、三维图像特征部分提取与分析的研究，获得了定量分析材料与新生骨组织含量的方法，为建立骨植入材料修复骨缺损效果的量化评价方法打下了坚实的基础。.本项目制备了一种新型可降解多孔活性骨植入复合支架材料，并针对大段骨缺损动物模型，利用同步辐射X射线成像技术研究建立一种骨植入材料修复骨缺损效果的量化评价方法，开拓了国内同步辐射X射线成像技术在生物材料研究领域的应用。本项目的实验成果在SCI期刊上发表论文7篇，在国内核心期刊上发表论文1篇，提交发明专利申请1项，在国际学术会议上做口头报告1次、墙报2次，在国内学术会议上做口头报告1次。在本项目的执行阶段，共培养博士研究生1名、硕士研究生3名。