硼磷酸盐玻璃纤维/壳聚糖复合生物支架

在Na2O-K2O-CaO-MgO-B2O3-(P2O5)系统中熔制玻璃，检测理化性能并找出合适组分。拉制不同规格的硼磷酸盐玻璃纤维。以新型硼磷酸盐玻璃纤维通过壳聚糖（CS）与β-甘油磷酸钠（GP）二元复合体系溶胶低温粘合固定成多孔三维复合支架材料。对支架材料进行多孔材料比表面积和孔隙度全分析以及测定其抗压强度等。不同条件下合成的CS/GP二元复合体系溶胶凝胶体系的性能测试。在磷酸盐缓冲液和模拟体液PBS溶液中对材料进行生物降解性测试。通过MTT比色法间接测量小鼠成骨样细胞MC3T3-E1在材料上的生长曲线来测试材料的生物相容性。拟采用家兔股骨远端钻孔模型进行骨缺损修复实验。本项目首次提出将硼磷酸盐玻璃和壳聚糖复合，可以发挥它们各自的优势，整个材料具有良好的可降解性，在骨组织长入后开始降解，最终被骨组织所替代。可以预期，该材料是一种很有发展前途的复合人工骨支架材料，有良好的应用前景。

熔制组分为10Na2O-10K2O-20CaO-5MgO-5SrO-10B2O3-40P2O5 (mol%)的新型硼磷酸盐生物玻璃并以预制棒法拉制成玻璃纤维。玻璃纤维通过壳聚糖（CS）与β-甘油磷酸钠（GP）二元复合体系溶胶低温粘合固定成多孔三维复合支架材料，孔隙率为86.8±1.4%，孔径为300-500µm。在形变为70%时，抗压强度可达1.2MPa。支架在模拟体液中浸泡28天后，仍然具有一定的抗压强度。与之对比，在温度为550℃，时间为30min的条件下直接烧结制得三维多孔支架，孔隙率为89.36±2.1%，孔径为200-600µm。粘结法制备支架的抗压强度远高于烧结法制备支架。将磷酸盐玻璃纤维和两种支架分别浸泡在模拟体液中7d，表面都有羟基磷灰石的生成。通过MTT比色法测试了磷酸盐玻璃和支架的细胞相容性。将磷酸盐玻璃、粘结法制备的多孔支架和复合rhBMP-2的粘结支架三种样品植入小鼠后腿肌袋2周后发现，磷酸盐玻璃和支架材料都不会导致小鼠发生明显的炎症反应。组织学分析发现三种样品都能诱导骨组织的生成，其中植入复合rhBMP-2的支架的小鼠骨组织生成量最多，表现出明显的骨小梁结构，植入多孔支架的小鼠有较多纤维状骨组织生成，而植入磷酸盐玻璃的小鼠生成的纤维状骨组织较少，分布也不广泛。结果表明，粘结法制备得到的磷酸盐玻璃纤维/壳聚糖复合支架不仅具有相互贯通的三维多孔结构，孔隙率高，孔径大小合适，还具有良好的生物降解性和骨诱导生成能力，是一种很有发展前途的复合人工骨支架材料，在骨组织工程中发挥重要作用，也可以做为运送生长因子（如BMP）的载体材料。