有序介孔生物活性玻璃用于骨组织工程和药物传输及研究.pdfVIP

2011年第十一届上海地区医用生物材料研讨会 有序介孔生物活性玻璃用于骨组织工程和药物传输的研究 吴成铁．常 江 (中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷及超微结构国家重点实验室，上海，200050) 前言及目的： 有序介孔生物活性玻璃作为一种新型的生物活性骨修复材料已经引起生物材料研究人员的广泛的关 注和研究兴趣。其相对于传统的生物活性玻璃的显著特点在于：(1)从结构上，介孔玻璃具有高度有序的介 孑L孑L道(孑L径从几个纳米到几十纳米)、高的比表面和纳米孔容；(2)从材料化学活性上，由于其显著提高的 纳米结构，介孔玻璃具有显著提高的溶解性和类骨磷灰石矿化能力；(3)由于其具有高的比表面和孔容，介 孑L玻璃可能作为新型的药物载体。这些初步的研究显示出介孑L玻璃可能作为新的生物材料用于骨组织工 程和药物传输。然而，先前的研究还主要集中在对介孔玻璃的制备和初步的理化性能的研究。对于介孔玻 璃如何用于骨组织工程和药物传输。以及其具体的体外、体内的生物活性行为都还不清楚。因此，本研究的 主要目的是探索介孔生物活性玻璃在骨组织工程和药物传输中的应用．并通过对其组成和表面化学的精 细调控，研究其体外、体内的生物学行为。 实验方法： 介孔玻璃制备：通过化学模板方法制备介孔玻璃粉体，通过聚合物海绵模板和三维打印法制备具有不 同组成和微观结构的介孔玻璃支架： 介孔玻璃与高分子复合材料：主要利用介孔玻璃粉体与聚乳酸及丝素蛋白等复合去制备二维薄膜和 三维支架，并研究了复合材料的理化及生物学性能： 体外细胞实验：利用成骨细胞、骨髓基质细胞及牙周细胞对介孔玻璃复合材料及支架材料的细胞相容 性。成骨诱导性做了详细的研究： 体内动物实验：对介孔玻璃复合材料及支架材料的体内成骨性能做了探索性地研究。 实验结果： 介孔生物活性玻璃粉体能够显著地提高聚乳酸、丝素蛋白等高分子生物材料的体外骨细胞的成骨分 化和体内成骨的能力。通过调控介孔玻璃支架的组成．可以显著地提高支架的体外、体内成骨和潜在的成 血管化性能。而且，通过特定地组成调控，可以赋予支架磁性性能，使其有可能由于高热治疗骨肿瘤。采用 新型的三维打印方法制备介孔生物活性玻璃支架可以精细地调控支架的大孔尺寸和孔形貌，同时显著提 高其力学强度．为制备介孑L生物活性骨组织工程支架提供了新方法。最后，我们的研究发现介孔玻璃支架 能够有效地装载和释放药物地塞米松及成血管化生长因子(VEGFl，通过对药物和生长因子的传输，显著地 提高成骨细胞的成骨分化和内皮细胞的活力。 结论： 通过对介孔生物活性玻璃粉体、三维支架的广泛研究发现，介孔生物活性玻璃能够显著地促进不同类 型的细胞的成骨分化和体内新骨的形成．同时．介孔玻璃能够有效地传输药物和生长因子促进细胞和组织 的生长。因此，介孔生物活性玻璃为骨组织工程和药物传输提供了一个优良的平台。 致谢本研究受到中科院上海硅酸盐研究所“百人计划”、德国洪堡委员会及澳大利亚ARC等项目的资助。 Email：wuctie@yahoo．com．ca(c．wu)；jchang@maiLsic．ac，cnO．chang) -14．