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多聚羟基烷酸(PHAs)是一类由生物合成的结构简单的高分子聚合物,它不仅具有石化塑料的特性,而且具有生物可降解性、生物相容性、降解产物无毒性等特性,对于解决白色污染以及作为医学组织工程支架材料有着重要的应用价值。多数微生物合成的是聚羟基丁酸(PHB),然而由于PHB存在质脆、熔点高等加工性能上的缺陷,限制了其应用范围。羟基丁酸和中链羟基脂肪酸共聚物是一种新型PHAs,它由羟基丁酸单体和中链羟基脂肪酸聚合而成,有更好的加工与应用性能,因此近几年来对新型PHAs开发和应用研究成为国内外研究的热点。本文研究了自制发酵生产的新型生物材料——羟基丁酸与羟基辛酸共聚体P(HB-HO)]的生物学特性,探讨了该材料用作骨组织工程支架的可行性。 在P(HB-HO)的生物学特性研究中,选用细胞毒性实验、急性全身毒性实验、溶血实验、热原实验、皮内刺激实验、遗传毒性实验和皮下植入实验等7个实验。研究结果表明P(HB-HO)及其浸提液与小鼠成骨细胞株MC3T3-E1共培养时,细胞增殖.与生长形态均良好,无细胞毒性;P(HB-HO)浸提液无急性毒性反应;其溶血率为1.67%,符合ISO规定的溶血率<5%的标准;将其注入家兔耳缘静脉后未引起发热反应;注入家兔皮内未引起皮肤刺激反应;注入小鼠尾静脉未引起遗传毒性反应;皮下植入P(HB-HO)膜的小鼠伤口愈合良好,未见明显炎症反应。 在P(HB-HO)多孔支架的研制中,采用了溶液浇铸/盐沥滤法。支架的扫描电镜观察结果表明,采用该方法制备的P(HB-HO)多孔支架含有大量相互连通的孔隙,孔径分布在200~500μm之间,而且在孔壁上存在大量孔径仅数微米至数十微米的微孔;比重法检测支架的孔隙率为(85±5)%;压缩性能测试表明支架的压缩强度约为(1.77±0.33) Mpa;股部肌肉植入P(HB-HO)支架的大鼠伤口愈合良好,植入后4、8、12和24周取样观察,支架周围有肌肉组织膜包裹,并逐渐增厚,植入部位及周围组织均未见红斑、水肿和明显炎症反应;对植入支架截面扫描电镜观察结果显示孔隙内有肌肉样组织长入,并逐渐增多直至填充孔隙。 在成骨细胞与P(HB-HO)多孔支架体外复合培养研究中,采用全骨髓培养法分离培养了骨髓间质干细胞,并诱导分化为成骨细胞,碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红染色结果均呈阳性;成骨细胞与P(HB-HO)支架复合培养的MTT和细胞蛋白总量检测结果表明,成骨细胞能较好地在P(HB-HO)支架上黏附与增殖,与支架材料具有良好的结合能力;扫描电镜观察表明,成骨细胞生长形态正常。 以上研究结果初步表明,本实验室自制的新型生物材料P(HB-HO)具有优良的生物学特性,P(HB-HO)支架基本满足骨组织工程的要求,并且研究结果为P(HB-HO)在骨组织工程中的应用提供了有价值的实验依据。