海藻酸钙水凝胶和聚乳酸复合材料制备与性能.docVIP

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能　海藻酸盐是一种从褐藻中分离出来的天然多糖，由于其良好的生物相容性、低毒性和价格的相对低廉，被广泛用于药物和组织工程等医用领域。在二价离子如Ca2+、Ba2+、Sr2+等存在下海藻酸盐能形成凝胶，已经有海藻酸盐水凝胶在体内和体外均能够促进软骨细胞增殖的报道。聚乳酸是公认的一种生物降解材料，越来越多的被用于组织工程支架的构建。目前在骨组织工程支架材料构建的研究中，力学性能和生物相容性之间的矛盾一直是困扰研究者们的问题，生物相容性良好的天然材料力学强度太差，同时生物学上必需的多孔结构也导致其力学性能呈指数级下降，无法满足骨组织的需要。自然界中很多天然组织都是复杂的复合体，表现出完美的生物学和力学性能，因此本文中制备合成高分子天然高分子复合材料，将两者的力学性能和生物学性能相结合，实现了优势互补。 海藻酸钙水凝胶强度不高，常因吸水而变形且不能很好的促进细胞增殖，而聚乳酸表面疏水，不利于细胞黏附。本文作者制备了海藻酸钙水凝胶聚乳酸（CA/PLLA）复合多孔组织工程支架，这样不仅可以增强海藻酸钙水凝胶的强度，同时还能改善聚乳酸支架表面的疏水性，实现两者优点的复合，可进一步研发为骨和软骨修复新材料。 1实验部分 材　料 海藻酸钠(SA，sigma公司，分子量12×104~19×104，结构式中的M单元/G单元=1.56）；葡萄糖酸内酯（GDL，sigma公司）；碳酸钙（CaCO3，天津市光复精细化工研究所，优级纯，平均粒径20μm）；聚乳酸（PLLA，山东省医疗器械研究所，分子量10×104，黏度2.63dl/g(CHCl3/25℃)）；晶糖（广州市华侨糖厂）；碳酸铵（广州化学试剂厂，分子量153.13，NH3≥４０％）；DMEM、胰蛋白酶、胎牛血清（Hyclone公司）；柠檬酸钠（广州化学试剂厂，AR）；柠檬酸（广州化学试剂厂，AR）；实验中其它试剂均为分析纯。 1.2　实验方法 1.2.1　海藻酸钙水凝胶的制备 分别称取一定量的SA于烧杯中，加入适量蒸馏水，搅拌溶解，制备一定浓度的SA溶液。按钙离子与羧基的摩尔比f=0.5称取CaCO3，加1mL蒸馏水，超声分散均匀后加入SA溶液中，搅拌均匀。再按钙离子与GDL的摩尔比n=0.6称取GDL，加入SA-CaCO3的混合液中，搅拌混合均匀。将1mL混合溶液倒入试管中测定凝胶化时间。其余溶液倒入24孔板中，室温放置24h使其充分凝胶后测定力学、溶胀率、浸提液pH值。 聚乳酸大孔支架的制备 称取一定量的PLLA，溶于CH2Cl2中，制备一定浓度的PLLA溶液。浓度大于35%（质量分数）的PLLA溶液非常黏稠，不利于加工操作，所以，本实验中PLLA溶液最高浓度为35%。向溶液中分别加入碳酸铵和晶糖（颗粒直径为1mm）。缓慢加入10%的醋酸溶液，并不断搅拌。将混合液浇注到直径为3cm的培养皿中放到-80℃的冰箱中，冷冻5h后冷冻干燥。将冻干后的样品置于5%醋酸溶液中搅拌24h，以除去晶糖和多余的碳酸铵，最后用去离子水洗至中性，40℃下烘干。 海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备 按1.2.1制备SA-CaCO3-GDL混合溶液，其中SA溶液浓度为2.5%（质量分数），n=0.6，f=0.5。将混合溶液加入到PLLA多孔支架大孔中。待10min的凝胶化后，得到CA/PLLA复合材料。 1.3分析与表征 1.3.1　海藻酸钙水凝胶的表征 用游标卡尺测量其直径及高度，用电子万能材料试验机（AG型，日本岛津）测试其抗压强度，加载速度为2mm/min，每组样测定3次取平均值；按0.1g/mL的量分别加入生理盐水，室温放置，定时测定浸提液的pH值；将充分凝胶24h后的样品称重，质量记为W0。然后按0.1g/mL分别加入PBS缓冲溶液（稀释10倍），室温放置72h后记录样品的质量W，通过下式计算溶胀率：Sr=(W–W0)/W0×100%。 1.3.2　海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的表征 将PLLA多孔支架和CA/PLLA复合支架材料制备成直径为25mm，高度为10mm的圆柱体，用电子万能材料试验机测定其抗压缩强度，加载速率为2mm/min，并将最大形变量设定为50%，得到一系列应力－应变曲线及最大应力应变值，并计算压缩模量，每组样测定次取平均值。将聚乳酸大孔支架和冻干后复合材料样品喷金置于环境扫描电子显微镜（ESEM，Philips　XL-30ESEM），于工作电压20.0KV下观察其显微结构。 1.3.3　软骨细胞培养 第2代软骨细胞，0.25%胰酶消化后离心收集细胞，加入1ml培养基吹成细胞悬液，血球计数板计数，细胞数量约为2×10６；在PLLA及CA/PLLA支架上各滴加0.1ml细胞悬液。6h后待细胞基本贴壁后，加入2ml培养基；倒置显微镜（Nikon公司）下