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骨缺损治疗是临床医学上的棘手问题之一。自体骨移植和异体骨移植法是两种较为常见的治疗手段。但是由于来源有限、取骨处对患者造成的二次创伤以及移植过程中可能的病毒感染等问题的存在,极大限制了其临床应用。骨组织工程技术作为一种崭新的方法近几十年得到了快速发展。其中,可生物降解聚酯/羟基磷灰石纳米复合物材料作为一种具有重要发展潜力的骨替代材料受到了广泛关注。本论文主要围绕聚合物基骨替代材料的制备和设计,主要开展了如下工作:
(1)利用原位接枝聚合法制备了羟基磷灰石-接枝-聚乳酸(HA-g-PLA)纳米复合物。采用温和的碱处理的方法得到了表面富集羟基磷灰石的复合物膜。选取人成骨肉瘤MG-63细胞为模型,研究了表面羟基磷灰石层对细胞生长行为的影响,结果表明碱处理后得到的羟基磷灰石富集层具有优异的细胞相容性,细胞易于在羟基磷灰石层表面粘附、铺展以及生长。
(2)利用改进的双乳液溶剂挥发法制备了HA-g-PLA复合物微球,通过碱处理法制备了一系列表面粗糙度和表面HA富集层厚度不同的复合物微球。研究表明碱处理可以有效调控微球的多孔结构并控制HA纳米颗粒在多孔表面的分布。表面富集HA层的存在极大促进了复合物微球在模拟体液中诱导磷灰石成核和生长的能力,表明表面富集磷灰石层的复合物微球在体内环境中具有优异的成骨活性。
(3)首次提出了一种“双层模板法”用以制备具有微米/纳米等级拓扑结构的聚(ε-己内酯)图案化纳米线。研究发现这种图案化纳米线具有较强的蛋白质吸附能力。进一步以人成骨肉瘤MG-63细胞为模型研究了细胞在这种微纳表面拓扑结构上的生长行为,结果表明细胞易于在纳米线区域粘附铺展,且图案化的纳米线结构有利于细胞的三维生长。这种微纳结构共存的聚合物图案化纳米线的制备方法简单有效,在构建仿生表面的组织工程支架材料方面具有重要应用前景。