硫酸钙复合sema3a壳聚糖微球及丝素蛋白的骨水泥制备及其特性研究

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1、SOOCHOWUNIVERSITY硕士学位__C_:__丨“二::::rs：口，论文题目硫酸钙复合Sema3A壳聚糖微球及丝素蛋白的骨水泥制备及其特性研究研究生姓名王鹏指导教师姓名杨惠林专业名称骨外科研究方向脊柱外科论文提交日期2015年5月指导小组成员：李斌教授王根林副主任医师朱雪松博士皮斌主治医师基金支持：国家自然科学基金（81071451，81171689）江苏省自然科学基金（BK2011264）江苏省教育厅研究生创新计划项目（CXZZ11_0123）硫酸钙复合Sema3A壳聚糖微球及丝素蛋白骨水泥的制备及其特性研究中

2、文摘要硫酸钙复合Sema3A壳聚糖微球及丝素蛋白骨水泥的制备及其特性研究中文摘要目的：1.制备具有载药缓释功能的壳聚糖微球丝素基硫酸钙骨水泥。2.探讨该复合硫酸钙骨水泥的理化特性。3.检测复合骨水泥的生物安全性及Sema3A在骨水泥中发挥的成骨效应。方法：1.将Sema3A与壳聚糖粉末混合后，采用乳化交联法制备载有Sema3A的壳聚糖微球，并采用粒度分析仪测定微球粒径大小，使用Elisa试剂盒测定微球的载药率、包封率、药物的缓释效应。2.制备浓度分别为3%、6%、9%的丝素溶液。3.将不同浓度丝素溶液与半水硫酸钙按液固比1:

3、4混合，养护后测定不同浓度丝素基硫酸钙骨水泥的抗压强度，并确定骨水泥力学强度最大时的丝素浓度。4.在此浓度下，按微球占半水硫酸钙质量比分别为0.5%、1%、5%的比例制备壳聚糖微球丝素基硫酸钙骨水泥，测定其抗压强度。5.测定不同配比的复合硫酸钙骨水泥的初凝及终凝时间，与相应液固比情况下的单纯硫酸钙骨水泥对比。6.比较不同配比骨水泥的抗溃散能力。7.测定三种配方骨水泥降解速率。8.X线衍射仪检测三种骨水泥晶体结构，傅里叶红外光谱仪检测Sema3A、空白壳聚糖微球、载药壳聚糖微球、丝素蛋白及复合骨水泥特征基团。9.扫描电镜观察微

4、球,并行能谱分析。10.将单纯硫酸钙骨水泥及三种不同组分复合骨水泥浸提液与MC3T3-E1细胞共培养，采用MTS法评价骨水泥的细胞毒性作用。11.将三种骨水泥置入大鼠股骨骨缺损处，分别于2、4、6、8周取骨组织HE染色，光镜下观察骨缺损修复情况。结果：1.粒径分析显示微球粒径集中在5-18μm范围内，平均为13.72μm，分布较均匀。扫描电镜显示微球的球形完整，表面光滑无皱褶。2.微球的溶胀率为77.02±5.57%，吸水后重量增加，微球体积增大明显。Sema3A壳聚糖微球载药率和包封率分别为245.45±20.07μg/g

5、及49.09±4.01%。3.复合骨水泥的体外释放可持续28d以上，溶液中Sema3A浓度随着时间延长逐渐增高，突释效应发生在体外释药的I中文摘要硫酸钙复合Sema3A壳聚糖微球及丝素蛋白骨水泥的制备及其特性研究24h以内，突释率为37.18±0.27%，1d后每周平均释放量为1.35±0.13%。4.单纯硫酸钙骨水泥抗压强度为22.49±2.88MPa，丝素的加入使骨水泥的抗压强度显著提高，当丝素浓度为6%时，骨水泥的抗机械强度为31.1±0.74MPa，较另外两组更大。当微球含量为0.5%时，骨水泥的机械强度为39.17

6、±1.96MPa，达到最大，微球的加入使复合骨水泥的强度显著下降，当微球含量为5%时，抗压强度仅为4.72±0.52MPa。5.单纯硫酸钙骨水泥具有较短的初凝与终凝时间，不利于术中对骨水泥的使用。丝素蛋白加入后凝固时间明显延长，加入微球后凝固时间进一步延长。6.XRD结果表明CaSO4·0.5H2O加水固化过程中大部分转变为了CaSO4·2H2O，同时仍然残留有少量的CaSO4·0.5H2O。7.红外衍射光谱提示复合骨水泥中有含水的硫酸钙存在，在制备CM/SF/CS的过程中成功的将丝素和壳聚糖微球复合入其中。8.电镜显示三种

7、骨水泥中均有细针状的晶体。在丝素基硫酸钙骨水泥中可见片层状及颗粒样物质附着于晶体表面，晶体见空隙更小。壳聚糖微球复合丝素基硫酸钙骨水泥内可见微球存在，形态规则完整。9.降解实验提示三种骨水泥材料在2个月内均有不同程度降解，其中加入丝素后降解速率显著下降。10.采用MTS法测定三种骨水泥材料细胞毒性结果显示三种骨水泥均无明显细胞毒性。11.电镜观察MC3T3-E1细胞于复合骨水泥表面生长良好。12.三种骨水泥填充骨缺损后HE染色显示载有Sema3A的骨水泥周围新生骨小梁明显增多，骨水泥降解速率与大鼠骨形成速率一致。结论：1.当

8、丝素浓度为6%，载有Sema3A的壳聚糖微球质量分数为0.5%时，负荷骨水泥的抗压强度达到最大。2.丝素及微球的加入可显著改善骨水泥初凝及终凝时间，有望用于椎体（后凸）成形术。3.体内及体外实验证明复合骨水泥能持续缓慢释药，无细胞毒性，且具有促进成骨作用。在满足骨水泥理化性质的同时具备了一