纳米技术构建的多孔钽支架用于软骨缺损修复的机制研究

随着我国人口的老龄化，关节软骨缺损发病率越来越高。软骨缺损的修复是尚未解决的临床难题。近3年的研究显示：多孔钽支架是一种很好的修复材料，但是存在生物兼容性、软骨生长缓慢、骨腱合等问题。本申请拟采用纳米镀膜技术处理多孔钽表面并制备成羟基磷灰石纳米涂层，采用嵌段共聚物载体制备生长因子缓释系统，然后融合成荷载生长因子的纳米多孔钽支架；然后，制备软骨缺损的动物模型，采用移植手术，比较各种缺损修复手术的效果，并阐明纳米多孔钽支架修复软骨缺损的机制，为进一步临床应用奠定基础。

本研究探讨了磷酸钙涂层多孔钽支架复合骨膜移植修复软骨及软骨下骨缺损的作用机制。本项目共分5个部分：1）发展了磷酸钙的微波辅助水热合成法，研究发现改变反应体系的PH值可以调控磷酸钙产物的纳米结构，同时也可以调控磷酸钙对蛋白的吸附和释放性能。研究发现当PH为11时，产物羟基磷灰石纳米棒和磷酸三钙纳米片混合物，并且具有较高的蛋白吸附能力；2）采用制得的磷酸钙对多孔钽支架进行了涂层处理，并对其理化性质进行了表征，对其体外矿化能力和细胞毒性进行了研究；3）进一步对具有磷酸钙涂层的多孔钽支架加载生物因子VEGF和TGF，并结合自体骨膜，对骨软骨缺损进行修复。实验证实制备的多孔钽支架能够有效地引导骨的重建；4）比较了多孔钽支架复合骨膜移植和磷酸三钙支架复合骨膜移植对于骨软骨缺损的修复效果：结果表明两者的修复效果评分在统计学上并没有明显差异，但是多孔钽支架与周围骨组织的融合明显优于磷酸三钙支架；5）制备了无定形磷酸钙（ACP）纳米微球和羟基磷灰石（HA）纳米棒，分别与聚乳酸（PLA）进行混合后，采用静电纺丝的方法制得了ACP-PLA 和HA-PLA复合纤维材料。对制得的复合纤维材料的理化性质进行了表征并研究了其矿化性能以及生物相容性。动物实验表明，ACP-PLA 和HA-PLA复合纤维材料具有骨缺损修复性能。本课题通过上述几项研究，对磷酸钙涂层的多孔钽支架在骨软骨修复方面的应用进行了深入分析，为进一步研究提供了基础。