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同軸靜電紡絲制備ICA?SF/PLCL納米纖維膜的方法及作為GBR膜的應用與流程

文檔序號:11165931閱讀:8669來源:國知局
同軸靜電紡絲制備ICA?SF/PLCL納米纖維膜的方法及作為GBR膜的應用與制造工藝

本發明涉及一種ica-sf/plcl復合納米纖維膜的制備,尤其涉及一種采用同軸靜電紡絲技術制備ica-sf/plcl納米纖維膜的方法;本發明同時還涉及該方法制備的ica-sf/plcl復合納米纖維膜作為gbr膜的應用,屬于復合材料技術領域和醫藥材料技術領域。



背景技術:

牙種植術目前已成為牙列缺損或缺失的首選修復方法;然而,由炎癥(如肉芽組織)引起的骨缺損嚴重影響手術成功率。越來越多研究表明,引導骨再生(gbr)技術可有效恢復牙槽骨的高度和豐滿度,其原理是:通過阻礙成纖維細胞和上皮細胞長入骨缺損區而發揮屏障功能,并使成骨細胞附著、增殖增加,促進骨再生。

目前市場應用于gbr的材料,包括生物不可降解的聚四氟乙烯,該材料需二次手術取出,增加感染和膜暴露幾率。因此,越來越多學者致力于生物可降解膜。bio-gide?是一種臨床常用的生物可降解膜,研究表明,其具有良好的生物相容性,低抗原性,足夠的機械性能和適益的降解性。為更好的誘導骨再生,復合性gbr膜(膜材料與骨誘導物質如生長因子相結合)已成為目前研究的熱點。

淫羊藿苷(icariin,ica,c33h40o15,分子量:676.67)是從中藥總黃酮中提取的主要活性成分,其具有多種重要的生理活性,如促進成骨細胞的增殖和分化以治療骨代謝疾病,及免疫調節和抗腫瘤活性。研究發現,ica可治療絕經后婦女的骨量喪失,通過增加opn、bmp表達促進骨髓間充質干細胞分化成成骨細胞,最終恢復骨強度。同時,ica明顯抑制破骨細胞形成。因此認為,ica可以作為骨組織工程的成骨誘導劑。我們之前的研究發現,ica可以在體內外顯著促進人牙周膜干細胞(hpdlscs)的增殖和成骨分化。

聚l-丙交酯(plla),具有良好的生物相容性和可降解性,使其更適宜在藥物控制釋放及組織工程等方面中應用。

絲素(sf)是一種天然結構蛋白,具有良好的生物學特性,如良好的細胞粘附性,可控降解率,機械強度,滲透性和抗酶降解性。它已經廣泛研究組織工程和控制藥物輸送系統。

同軸靜電紡絲是制備納米或亞微米纖維支架的簡單、有效方法,其在組織工程和藥物傳遞體系得到廣泛應用。其具有高的表面積/體積比,可以促進細胞附著,實現藥物卸載,并且達到持續和受控的藥物局部釋放。之前研究已證實,一些生物分子可成功包裹于納米纖維中,保持生物活性,纖維直徑可通過控制同軸靜電紡絲過程參數來控制。

因此,本發明采用同軸靜電紡絲技術擬制備一種ica-sf/plcl復合納米纖維膜,并對膜的理化性能、降解、釋藥及體內和外體對骨再生的作用進行研究,以期成為能持續釋放ica,促進骨再生功能的gbr膜。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種采用同軸靜電紡絲技術制備ica-sf/plcl復合納米纖維膜的方法;

本發明的另一目的是提供上述方法制備的ica-sf/plcl復合納米纖維膜作為誘導骨再生膜(gbr)的應用。

一、ica-sf/plcl復合納米纖維膜的制備

本發明ica-sf/plcl復合納米纖維膜的制備,包括以下工藝步驟:

(1)再生絲素蛋白的制備:將蠶繭浸于na2co3溶液中煮沸脫膠,并用蒸餾水洗滌除去絲膠,干燥后在75~85℃下完全溶解于cacl2/ch3ch2oh/h2o的三元溶劑體系中,然后于蒸餾水中室溫下透析3~5d,過濾,冷凍干燥,獲得再生絲素蛋白。

所述na2co3溶液的質量分數為0.2~0.5%;煮沸脫膠2次,每次0.5~1h;

所述cacl2/ch3ch2oh/h2o三元溶劑體系中,cacl2/ch3ch2oh/h2o的摩爾比為1/2/8。

(2)殼層紡絲液的制備:將上述所得再生絲素蛋白與plcl以1:2.3~1:2.5的質量比溶于六氟異丙醇中,且使再生絲素蛋白與plcl的總質量百分數為5~8%,常溫磁力攪拌5~6h,獲得殼層紡絲液。plcl的mw在1,000,000以上。

(3)芯層紡絲液的配制:將ica配制成濃度10-5μmol/l的水溶液作為芯層紡絲液;

(4)同軸靜電紡絲制備ica-sf/plcl復合納米纖維膜:將配制好的芯層紡絲液、殼層紡絲液分別裝入注射器中,連接同軸電紡雙噴頭,并與高壓靜電發生裝置相連接;控制同軸電紡噴頭與接收板間電壓為12~15kv,距離為12~15cm,芯層紡絲液、殼層紡絲溶液推進速度分別為0.1ml/h和1.0ml/h,在溫度25±2℃,相對濕度50±6%的環境下進行電紡,獲得電紡絲膜;再使電紡絲膜與戊二醛水溶液于密閉環境下交聯反應45~50h,真空干燥,得ica-sf/plcl納米纖維膜樣品。

戊二醛溶液的質量百分數為25%。電紡絲膜的大小12mm×15mm,厚0.3~0.4mm時,戊二醛的用量為10ml。

二、ica-sf/plcl納米纖維膜表征

1、掃描電鏡(sem)

將干燥保存備用的樣本(3×3mm),真空噴金處理60s,應用jsm-4800型掃描電鏡(jeol,tokyo,japan)于10kv電壓條件下觀察。應用imagej圖像處理軟件(nationalinstitutesofhealth,md,usa)隨機選取纖維(n≧100),計算其平均直徑,并繪制纖維直徑分布圖。

ica-sf/plcl納米維膜sem圖像及纖維直徑分布圖如圖2顯示,見纖維表面形貌光滑連續,纖維直徑均一形成三維立體網狀結構,無串珠樣結構形成;纖維平均直徑為451.57±80.33nm,分布范圍為200~700nm,與天然細胞外基質結構相似,且納米級直徑纖維具有高的比表面積,可為細胞的粘附、生長提供理想的微環境,同時納米級纖維可攜載更多藥物。

2、透射電鏡(tem)

在紡絲過程中,用碳膜噴涂的銅網在電場中小心接取一定量的纖維絲,真空干燥至有機溶劑充分揮發(約需7d)后,在100kv電壓條件下,應用feitecnaif3型透射電鏡(fei,usa)觀察纖維內部結構。

從ica-sf/plcl納米維膜的透射電鏡圖(圖3)可以看到,沿纖維長軸走向其內部形成明顯的芯殼結構。該芯殼結構形成的機理為:在同軸電紡過程中,殼層與芯層紡絲液在噴口處匯合,由于匯合時間短,加上聚合物擴散系數低,因此,芯殼層溶液固化前不會混合。同時,在高壓靜電場力作用下,芯殼層溶液的復合液滴表面聚集大量電荷,在電場力的作用下拉伸形成具有芯殼結構的納米纖維。其中,含原子數相對較多的ica在tem檢測過程中由于吸收電子相對較多,因此在tem圖像上顯示為相對較暗的纖維芯層,相對應的,sf/plcl顯示為纖維殼層,這暗示著中藥單體ica被成功包裹于纖維內部,形成了有效的藥物儲庫型緩釋系統。

3、x射線衍射(xrd)測試

制備的ica-sf/plcl納米纖維膜(15×15mm)采用d/max-2400型x射線多晶衍射儀(rigaku,tokyo,japan)對膜進行晶體結構的檢測。測試條件設置為:掃描速度為6°/min,功率為40kv/150ma,掃描范圍10~60°。

x射線衍射通過檢測材料衍射峰出現的位置,分析材料內部分子或原子結構以確定材料的結構特征。以往的研究關于絲素蛋白和plcl構象表明,silkⅰ在x射線衍射測試中主要衍射峰接近12.2°、19.7°、24.7°和28.2°,plcl靜電紡絲膜在23.6°附近出現明顯的衍射峰。silkⅰ結構不穩定,構象規整性差;而silkii由于主要由結構穩定性較好的β折疊構成,其構象規整性相對較好,穩定性好。ica-sf/plcl納米纖維膜的x射線衍射分析結果如圖4所示,圖像在17.2°左右出現新的衍射峰,而未檢測到其他明顯的衍射峰存在,說明芯層藥物ica的加入,對材料分子結構未產生明顯影響。電紡后的膜經2.5%的戊二醛交聯,絲素蛋白晶體結構的α螺旋轉變為穩定的β折疊,結晶度增強,材料性能穩定性增加。

4、接觸角檢測

納米纖維膜(20×30mm)平整固定于親水角測試儀,吸取30μl去離子水小心低至膜表面,5s后,拍照并測量水滴切線與膜表面間的夾角,作為樣本接觸角。需在膜表面5個不同測試點分別測量,計算其平均值及標準差。

材料的潤濕性與細胞的粘附、增殖和遷移等行為密切相關。研究證實,純plcl纖維膜的接觸角為139.57°,其疏水性較強,表面不利于細胞的黏附、生長。而本研究的ica-sf/plcl載藥纖維膜的接觸角檢測結果(圖5)為125.72±4.93°,其親水性較純plcl纖維膜增加,因此,芯層藥物的加入可以增加膜的親水性,從而有利于細胞的黏附、生長。

5、拉伸強度測試

樣本(10×50mm)兩端寬10mm部分小心夾持于anscmt8102型電子萬能力學試驗機(hounsfield,uk)的夾具上,中間30mm作為測試區。檢測前,需用精密游標卡尺測量樣本平均厚度。以10n測試力、1mm/min測試速度進行樣本的拉伸強度測試,并繪制相應的應力-應變曲線。

gbr膜需足夠的機械強度以抵抗周圍軟組織壓力,以維持有效的骨組織生長空間,避免缺損區塌陷,利于骨細胞的增殖分化。sf結構類似天然細胞外基質結構,為天然的細胞支架材料,但其力學性能較差;而plcl機械性能較好,將plcl與sf共混,可改善sf力學性能差的缺點。ica-sf/plcl納米纖維膜力學性能檢測結果(圖6)顯示,其拉伸強度為(5.54±0.46)mpa,力學性能良好,能滿足臨床gbr膜的強度要求。

6、體外釋藥行為檢測

將一定量的ica-sf/plcl納米纖維膜經紫外線正反面消毒各1h后,浸泡于30ml無菌pbs溶液,置于37℃、100rpm的恒溫水浴振蕩器震蕩,分別于測試的1、2、3、4、5、10、15、20、25、30d的同一時間點,取5ml釋放液,同時加入同體積的新鮮pbs溶液。從載藥膜釋放獲得的ica的量,通過應用uv2600型紫外分光光度計(shimadzu,japan)在λmax=270nm處檢測不同時間點收集的釋放液的吸光度值計算得到,繪制藥物的累積釋放曲線。

藥物緩釋系統以穩定速率將藥物釋放于靶位點,可提供局部有效藥物濃度,并避免全身藥物副作用。ica-sf/plcl載藥纖維膜體外釋藥結果如圖7所示,從該藥物累積釋放曲線可以看出,整個藥物釋放過程呈現兩個階段:初期的藥物快速釋放階段(最初的5d,藥物累積釋放率達47.54±0.06%)和之后的藥物穩定緩慢釋放階段(最終藥物累計釋放率為82.09±1.86%)。發生這兩個階段的其原因為:在藥物從材料釋放的初期,靠近載藥纖維表面的少量藥物首先快速釋放于周圍介質,之后由于材料在介質中的逐漸降解,纖維表面形成一些微孔,使得芯層藥物進一步以擴散的方式穩定、緩慢的釋放出來,從而可延長藥物從材料中釋放的時間,降低釋放速率,從而實現藥物的緩釋,達到發揮藥物最大功效的目的。

7、體外降解性能

樣本紫外線消毒,20ml無菌pbs(ph=7.4)為本研究的降解介質,置于37℃、100rpm的恒溫振蕩器連續震蕩,分別于測試的0、1、2、4、6周的同一時間點隨機取樣,蒸餾水沖洗干凈,干燥,用掃描電鏡及電子萬能力學試驗機分別對ica-sf/plcl納米纖維膜表面形貌及力學性能變化進行觀察和檢測。

理想的可植入材料的降解應與再生組織的生成同步發生。ica-sf/plcl載藥纖維膜體外降解結果如圖8所示。掃描電鏡圖片觀察發現,降解開始前,膜纖維表面連續光滑,之后由于降解介質的沖刷作用及芯層藥物的不斷釋放,纖維表面開始變得粗糙,出現明顯的蠶蝕狀空洞,但纖維膜整體結構尚存。同時,從每個時間點相對應的纖維膜的應力-應變曲線(圖9)可以看出,隨著降解現象的存在,ica-sf/plcl載藥纖維膜中的部分纖維斷裂,膜整體力學性能降低。說明該載藥纖維膜具有生物可降解性。

三、體外實驗

1、bmmscs的分離、培養與鑒定

從蘭州大學醫學實驗中心購買3~4周齡雄性生理狀況良好的sd大鼠,采用過量麻藥(水合氯醛)處死,立即浸泡于盛有體積分數為75%酒精的容器中10min,置于無菌操作臺的手術板。嚴格無菌條件下獲得股骨,用含10%雙抗的無菌pbs沖洗3~5遍,剪去骨骺端,5ml注射器吸取含1%雙抗(gibco)、10%fbs的l-dmem(hyclone,usa)反復沖洗骨髓腔至骨質發白,加入一定量完全培養液,將沖出的骨髓吹打混勻成單細胞懸液,于5%co2、37°c恒溫孵箱培養。24h后半量換液,之后每2~3天換液。細胞融合度達80%~90%時傳代培養。取第3代細胞進行以下相關實驗的研究。應用流式細胞儀(bdfacscanto,usa)檢測細胞表面標記,進行細胞鑒定:取p3代生長狀態良好的bmmscs,用0.25%胰酶充分消化細胞,1000rpm離心5min,用含1%bsa的pbs清洗細胞3~5次,細胞計數,依次加入單克隆抗體cd34、cd44、cd45和cd90。同時每管設立陰性對照。避光冰上孵育45min,用含1%bsa的pbs再次清洗細胞3~5次,清除未結合抗體,接著,用500μl含1%bsa的pbs將細胞重懸,流式細胞儀進行檢測分析。

流式細胞儀檢測結果如附圖1所示,分離培養的p3代bmmscscd44,cd90陽性表達率較高,陽性率分別為94.9%和98.3%,而cd34,cd45陽性率很低,分別為0.1%和0.7%,綜合以上數據,這些細胞是來自骨髓的bmmscs。

2、膜體外成骨性能檢測

將制備的ica-sf/plcl納米纖維膜按100g/l的比例浸泡于含10%胎牛血清的l-dmem培養基內,37℃、5%co2條件下連續浸提72h,離心過濾后獲得浸提液。備用。

生長狀態良好的p3代bmmscs以1.0×104cells/ml的密度接種于細胞培養皿,加入10ml完全培養液,37℃、5%co2孵箱中孵育;24h后,實驗組加入浸提液培養,對照組用普通完全培養液培養,每三天換液。用2%茜素紅染液(genmedscientificsinc.,usa)進行鈣結節檢測。細胞培養14d后,4%多聚甲醛固定,37℃條件下,茜素紅染色30min檢測鈣結節。

生長狀態良好的p3代bmmscs胰酶消化后,按1×104個/ml接種于3塊96孔板上,37℃、5%co2孵箱中孵育24h后,棄去舊培養液。實驗分為2組,每組設6個復孔,實驗組加入浸提液,對照組加入普通完全培養液,每3天換液一次。分別于第3、7、14d取一塊96孔板,棄培養液,pbs清洗3遍,每孔加入500μl1%的tritonx-100(ambion,bylifetechnologies),37℃培養箱裂解1h,收集細胞裂解液,按堿性磷酸酶試劑盒(南京建成生物工程研究所,南京,中國)說明依次加入各試劑,酶聯免疫檢測儀(elx800,bio-tek,winooski,vt,usa)于520nm處測定各孔alp值,以均值進行統計分析(應用spss17.0軟件進行統計學分析,數據以平均值±標準偏差表示。通過單因素方差分析(anova)評價各組間的統計學差異;p<0.05為差異有統計學意義。)。

3、纖維膜體外誘導骨向分化檢測

茜素紅染色及alp活性檢測通常用來成骨分化標志物的檢測。生長狀態良好的p3代bmmscs經ica-sf/plcl載藥纖維膜的浸提液培養14天后,茜素紅染色后可觀察到,細胞周圍出現明顯礦化結節,有橘紅色區域呈現(圖10a)。生長狀態良好的p3代bmmscs經ica-sf/plcl載藥纖維膜的浸提液分別培養3,7,14d后檢測細胞內alp表達活性。發現第3,7,14d,實驗組相比較于對照組,alp活性明顯升高(p<0.05)。且在浸提液作用下,3-7d時alp活性增長幅度最大(圖10b)。

4、細胞在膜表面形態學觀察

ica-sf/plcl納米纖維膜(10×10mm)紫外線正反面消毒后,用含10%雙抗的pbs沖洗3遍,置于無菌24孔板底部,備用。對數生長期的bmmscs經0.25%胰酶消化后,反復吹打成單細胞懸液進行細胞計數,以1×104細胞/孔的密度接種于膜表面,并用消毒鋼圈固定,滴加一定量的完全培養液,于37℃、5%co2條件下繼續培養,48h全量更換培養液。

細胞接種培養5d后,棄出舊培養基,pbs洗滌3遍,用2.5%的戊二醛固定1h,接著再用pbs沖洗3遍,用已配制好的系列梯度濃度乙醇(30%,50%,70%,90%,95%和100%)進行細胞脫水,細胞脫水結束后進行冷凍干燥6h,噴金處理60s,用掃描電鏡(s-3400n;jeol,tokyo,japan)觀察細胞在膜表面的黏附情況。

掃描電鏡(圖11)圖像顯示,bmmscs接種于ica–sf/plcl載藥纖維膜表面5d后,細胞在膜表面粘附、生長良好,細胞突起沿纖維走向廣泛伸展,并相互融合。tian報道,細胞在材料表面的粘附隨纖維直徑的減小而增加(纖維在50nm至10mm范圍內)。這種變化可歸因于纖維的更大的表面,為細胞粘附提供更多的接觸位點。

5、膜細胞毒性檢測

采用體外四甲基偶氮唑鹽(thiazolylbluetetrazoliumbromide,mtt)法進行ica-sf/plcl載藥纖維膜的細胞毒性檢測。具體的實驗分組包括:實驗組、對照組(無ica-sf/plcl載藥纖維膜)、空白組(無細胞的培養液),每組均設有6個復孔。分別于接種培養后的1、3、5、7d各取一塊24孔培養板,用移液槍每孔加入mtt液(sigma,usa)(質量濃度為5g/l)40μl,繼續培養4h后,每孔再滴加dmso400μl,搖床震蕩30min,使結晶完全溶解。移液槍按每孔100μl轉移至96孔板,用elx800型酶聯免疫檢測儀(elx800,bio-tek,winooski,vt,usa)在490nm處檢測吸光度值。

理想的載藥膜應最大化藥物治療作用,同時毒副作用最小。mtt結果(圖12)表明,bmmscs接種于ica–sf/plcl載藥纖維膜表面培養1、3、5、7d后,實驗組和對照組的od值都隨時間推移呈增加趨勢,說明在有膜和無膜條件下,細胞數量都隨時間變化在增多。同時觀察發現,各時間點實驗組的od值均大于對照組,但差異無統計學意義(p>0.05)。證實該載藥纖維膜不具有細胞毒性,適宜細胞的生長。

四、體內實驗

1、動物模型的制作和材料植入

27只健康成年雄性sd大鼠(3–4周齡,80–100g)隨機分為三組:i)測試組(ica-sf/plcl納米纖維膜覆蓋骨缺陷區域,n=3);ii)陰性對照組(sf/plcl膜覆蓋骨缺陷區域,n=3);iii)和空白對照組(骨缺陷區域無膜覆蓋,n=3)。無菌手術過程如下:10%水合氯醛(0.35ml/100g體重)腹腔注射麻醉,待麻醉顯效后,備皮,局部消毒,顱頂正中作一縱行約2mm切口,分層切開,充分暴露顱骨,在大量生理鹽水沖洗冷卻下,用打磨機慢速以顱骨正中矢狀線為中線,作一直徑為8mm的圓形全層骨缺損,勿損傷硬腦膜。分別植入上述三種材料,使其超出骨缺損范圍約2mm,軟組織復位并逐層嚴密縫合。生理鹽水清洗手術區域,并局部涂布抗生素軟膏。術后所有動物在溫暖環境中蘇醒后,轉移至動物房進行術后護理。

2、μ-ct評估骨生成

分別于術后4、8、12周每組分別安樂處死3只動物,獲得顱骨,小心剔除附著的軟組織,4%多聚甲醛固定24h。應用quantumfx型μ-ct(perkinelmer,hopkinton,ma,usa)進行掃描,其工作條件為:調整電壓為90kv、電流為200μa、視野72mm和掃描分辨率為4.5μm。使用μ-ct圖像分析軟件(skyscan,kontich,belgium)對圖像三維重建后進行新骨體積和骨礦物質密度的測量。

為評價ica-sf/plcl納米纖維膜體內促進成骨作用,本實驗制備了大鼠顱骨直徑為8mm的完全骨缺損。缺損區植入材料4、8、12周后,通過μ-ct評價新骨生成。實驗期間,所有實驗動物植入部位均無炎癥或壞死。μ-ct三維重建圖像(圖13)顯示,與對照相比,ica-sf/plcl納米纖維膜組在術后4、8、12周顯示更多的新骨生成。

進一步應用μ-ct圖像分析軟件進行新骨體積和密度的定量分析(圖14a,b)。結果顯示,術后4周,ica-sf/plcl納米纖維膜組骨缺損區新骨形成統計結果為:新骨體積和密度分別為1.08±0.48mm3和1.04±0.46%。ica-sf/plcl納米纖維膜組與sf/plcl組新骨生成量差異無統計學意義(p>0.05),無膜覆蓋組幾乎觀察不到新骨形成。術后8周,所有組均有新骨形成,與sf/plcl組及無膜覆蓋組比較,ica-sf/plcl納米纖維膜組骨缺損愈合顯著較快,新骨體積和密度分別為6.09±1.27mm3、6.43±0.17%。sf/plcl組與無膜覆蓋組新骨生成體積差異無統計學意義(p>0.05)。術后12周,雖然所有組均顯示有新骨生成,但在ica-sf/plcl納米纖維膜組,新生骨已擴展覆蓋大部分缺陷區域,新骨體積和密度分別為約15.95±3.58mm3和14.02±0.93%,顯示最快和最多骨形成。而sf/plcl組和無膜覆蓋組的新骨形成僅局限于缺損中心或在缺損邊緣。因此,我們證實了從ica-sf/plcl納米纖維膜釋放的ica的具有體內成骨分化活性。

3、組織學檢測

固定后的樣本經脫鈣復合液(甲酸12ml、鹽酸8ml、甲醛5ml、蒸餾水75ml)脫鈣、梯度酒精脫水后,常規石蠟包埋,切片,蘇木精和伊紅(nanjingjianchengbiotechnologyinstitute)染色,光鏡(olympus,ix70,japan)下觀察。使用imagej軟件(nationalinstitutesofhealth,md,usa)定量分析新骨形成,并計算新骨面積與總缺損面積比。

術后4、8、12周樣本進行組織學分析進一步表征新骨形成,并計算新骨面積與總缺損面積的比率(圖13)。術后4周,ica-sf/plcl納米纖維膜組和sf/plcl組均可觀察到有新骨生成,但無膜覆蓋組其骨缺損區被大量纖維結締組織填充,幾乎無新骨生成。術后8周,ica-sf/plcl納米纖維膜組顯示比sf/plcl組或無膜覆蓋組更多的新骨形成。其中無膜覆蓋組可觀察到大量纖維結締組織。術后12周,ica-sf/plcl納米纖維膜組新骨面積顯著高于其他組。sf/plcl組是與纖維脂肪組織混合的新骨填充骨缺陷,無膜覆蓋組只有一些纖維結締組織。

綜上所述,我們利用同軸靜電紡絲成功制備了ica-sf/plcl納米纖維膜,骨促進生長因子ica可包裹于纖維中而無結構完整性或功能的變化。體外成骨誘導分化和體內應用于骨缺損實驗表明,該載藥膜可持續、有效地釋放ica而顯著促進骨生成,且無細胞毒性。因此,應用同軸電紡技術制備的ica-sf/plcl納米纖維膜是一種有前景的gbr膜。

附圖說明

圖1為大鼠骨髓間充質干細胞表面標志物的表達。

圖2為ica-sf/plcl載藥纖維膜sem圖(a:×5000,b:×10000)和纖維直徑分布圖(c)。

圖3為ica-sf/plcl載藥纖維tem圖(×50000)。

圖4為ica-sf/plcl載藥纖維膜xrd圖。

圖5為ica–sf/plcl載藥纖維膜的親水角。

圖6為ica–sf/plcl納米纖維膜應力-應變曲線。

圖7為ica–sf/plcl納米纖維膜體外藥物釋放曲線。

圖8為ica–sf/plcl載藥纖維膜表面形態(a~e)注:a:降解0周;b:降解1周;c:降解2周;d:降解4周;e:降解6周。

圖9為ica–sf/plcl載藥纖維膜拉伸強度(a~e)變化。注:a:降解0周;b:降解1周;c:降解2周;d:降解4周;e:降解6周。

圖10為bmmscs培養于ica-sf/plcl納米纖維膜浸提液后的茜素紅染色結果(a)及alp分(b)。

圖11為觀察bmscs與ica-sf/plcl載藥纖維膜復合后的細胞形態的sem(左:×1500;右:×3500)

圖12為bmscs在ica-sf/plcl載藥纖維膜上培養不同時間增殖情況。注:ica代表ica–sf/plcl載藥纖維膜組。

圖13為顱骨缺損的μ-ct圖像。

圖14為定量分析骨缺損區的新骨體積(a)j及密度百分比(b)。*與對照相比,骨形成明顯增多(注:*p<0.05,**p<0.01。sf表示sf/plcl膜組;ica表示ica-sf/plcl納米纖維膜組)。

圖15為顱骨缺損的新骨形成的組織學分析。(a)顱骨缺損的he染色圖像。比例尺=0.2mm。(b)定量分析顱骨缺損中新骨面積百分比。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明采用同軸靜電紡絲技術制備ica-sf/plcl納米纖維膜的方法作進一步的說明。

(1)再生絲素蛋白的制備:將蠶繭(浙江桐廬,中國)浸于質量分數0.5%的na2co3溶液中煮沸脫膠2次,每次1h;并用蒸餾水洗滌3此除去絲膠,50℃干燥12h后,再在80℃下完全溶解于cacl2/ch3ch2oh/h2o的三元溶劑體系中(cacl2/ch3ch2oh/h2o的摩爾比為1/2/8),然后于蒸餾水中室溫下透析4d,過濾,冷凍干燥,獲得再生絲素蛋白sf。

(2)殼層紡絲液的制備:將上述所得sf與plcl以1:2.3~1:2.5的質量比溶于六氟異丙醇中,且使sf與plcl(mw=1,000,000;naramedicaluniversity,japan)的總質量百分數為8%,常溫磁力攪拌6h,獲得殼層紡絲液;

(3)芯層紡絲液的配制:將ica配制成濃度10-5μmol/l的水溶液作為芯層紡絲液;

(4)同軸靜電紡絲制備ica-sf/plcl復合納米纖維膜:將配制好的芯層紡絲液、殼層紡絲液分別裝入10ml注射器中,連接同軸電紡雙噴頭,并與高壓靜電發生裝置(dw-p503-1acdf;北京,中國)相連接;控制同軸電紡噴頭與接收板間電壓為15kv,距離為15cm,芯層紡絲液、殼層紡絲溶液推進速度分別為0.1ml/h和1.0ml/h,在溫度25℃左右,相對濕度50±6%的環境下進行電紡,獲得電紡絲膜;再使電紡絲膜用25%的戊二醛(國藥化學試劑有限公司,中國)(電紡絲膜的大小12mm×15mm,厚0.3~0.4mm時,戊二醛的用量10ml)作為交聯劑置于密閉玻璃干燥皿內交聯48h,真空干燥,即得ica-sf/plcl納米纖維膜樣品。

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