聚乳酸表面修饰以提高细胞亲和性的分析

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1、摘要I、组织工程常用的方法是在三维多孑L支架中种植细胞以进行组织或器官缺损的修复和重建。在使用合成聚合物如聚羟基酯作为作为支架材料时，应充分考虑材料的生物相容性和／或细胞亲和性。鉴于合成聚合物材料表面自身并不具备，细胞识别位点，聚合物材料的表面修饰就成为组织工程发展的关键问题之一。∥本文以聚乳酸(PDLLA)为基材，分别以壳聚糖、O．羧甲基壳聚糖、N．烷基化壳聚糖、不同分子量丝素蛋白、羊水、不同分予量聚天冬氨酸及黄芩甙对其进行表面修饰。利用接触角测试及光电子能谱，分析了修饰膜表面的亲水性改进及表面结构及元素组成的变化。以鼠颅骨成骨细胞体外培养对各种物质修饰

2、聚乳酸膜的细胞相容性评价，同时考察了水溶性碳二亚胺法及内陷法两种修饰方法的影响。另外，用壳聚糖和黄芩甙修饰聚乳酸三支架，以免桡骨缺损模型评价了其组织相容性。(全文包括如下七方面工作：1合成了O一羧甲基壳聚糖及N．烷基化壳聚糖，由红外谱图和x．射线衍射证实了羧甲基和烷基确实已引入壳聚糖分子，并使其分子结构发生变化，尤其是削弱了壳聚糖内部的氢键，改善了其水溶性。接触角测试和光电子能谱分析证实壳聚糖及其衍生物修饰聚乳酸膜，大大提高了聚乳酸膜的亲水性并改变了聚乳酸膜表面的结构。细胞相容性实验表明：壳聚糖及其衍生物修饰的聚乳酸膜，都能在不同程度上改善细胞亲和性，与材

3、料表面性质密切相关。壳聚糖、O一羧甲基壳聚糖及N一丁基壳聚糖修饰的聚乳酸膜能明显促进成骨细胞的增殖、分化功能，适于用作生物材料表面修饰材料。而N．十六烷基壳聚糖修饰的则不适用于材料表面修饰。2．以三种平均分子量(分别为l×104、3X1∥和10X104)的丝素蛋白对聚乳酸膜进行了表面修饰，改进了材料表面的亲水性。ESCA表面分析表明三种丝素蛋白在改性聚乳膜表面的覆盖率分别为74％，65％和78％。细胞相容性实验证明，平均分子量为3×104的丝素蛋白(SF一3)修饰的聚乳酸膜具有更好的细胞亲和性；3羊水修饰聚乳酸膜的实验表明：羊水能很好地改善聚乳酸膜的细胞亲

4、和性，促进成骨细胞的增殖和分化，是一种良好的修饰材料；4利用两种分子量(分别为5×103和1,2X104)的聚天冬氨酸对聚乳酸膜实施表面修饰．两者都能在不同程度上改善聚乳酸膜的细胞亲和性，而以分子量为1．2×104的聚天冬氨酸(PASP．21修饰的聚乳酸膜效果更佳：5．利用wsc(水溶性碳二亚胺)法和内陷法以丝素蛋白修饰聚乳酸膜的对比研究表明，后者较前者能更有效地固定丝素蛋白，也更能提高改性膜与细胞的亲和性；6．黄芩甙修饰聚乳酸膜，大大提高了聚乳酸膜的亲水性；ESCA分析表明，黄芩甙在黄芩甙在改性聚乳酸表面的覆盖率约为71．7％；细胞相容性实验表明：黄芩甙

5、修饰的聚乳酸膜，改善了细胞亲和性，并能明显促进成骨细胞的粘附增殖、分化功能，适于用作生物材料表面修饰材料；7．以热致相分离法制备了多孔聚乳酸支架，孔径为100．300um，孔与孔之间具有良好贯穿性。DSC分析表明．在支架剖备过程中聚乳酸结构基本未改变。骨钙素测试表明，以壳聚糖和黄芩甙修饰的聚乳酸支架优于相应对照组(P<0．05或P<0．01)。通过组织学切片观察可见未修饰的聚乳酸支架呈严重的纤维化包囊现象和巨噬细胞浸润，而以壳聚糖和黄芩甙修饰的聚乳酸支架则表现出良好的生物相容性。尸关键词：组织工程，表面修饰，聚乳酸，成骨细胞，壳聚糖癸衍生铡丝素蛋白，羊水，

6、聚天冬氨酸，箕芩甙，耸脚晌；舱，、／ABSTRACTAcommonapproachtotissueengineeringistheapplicationofseedingcellsinlhree。dimensionalscaffoldinordertorehabilitateandreorganizetissuesand／ordamagedorgans．Whensyntheticpolymerse．g．poly(oL-hydroxylester)areusedasscaffolds，theirbiocompatibilityand／orcellaffini

7、tyshouldbeextensivelyconsidered．Consideringpolymersurfacelackofrecognizablesites，thesurfacemodificationofpolymerbecomesoneofthekeyproblemstoconcemforthedevelopmentofbiomaterialsfortissueengineeringInthisstudy,poly(D，L-lacticacid)isusedassubstrate，andchitosan，0一carboxymethylchitosa

8、n，N—alkylatedchitosan，silkfibroin