真空冷凍干燥技術(shù):是將濕物料或溶液在較低的溫度下凍結(jié)成固態(tài), 然后在真空下使其中的水分不經(jīng)液態(tài)直接升華成氣態(tài), 最終使物料脫水的干燥技術(shù)。有文上海一恒科學(xué)儀器有限公司將生物活性玻璃顆粒與生物高分子聚乳酸通過溶液共混并熱注塑成型制備了聚乳酸基生物活性玻璃復(fù)合材料, 研究了不同生物活性玻璃添加量對復(fù)合材料力學(xué)的影響, 得出生物活性玻璃添加量為20%時(shí)強(qiáng)度較其他組大。真空冷凍干燥可保持材料原有的化學(xué)特性不受破壞, 并且對環(huán)境無污染。因此, 實(shí)驗(yàn)采用真空冷凍干燥法替代熱注成型，使用易于揮發(fā)的二氯甲烷和1,4-二氧六環(huán)(單純加入二氯甲烷溶劑做出的試件, 干燥過后會(huì)出現(xiàn)表層粉體掉落的現(xiàn)象) 作為致孔劑, 研究在生物活性玻璃含量20%左右區(qū)間是否出現(xiàn)相同的趨勢, 以期更為簡便快捷地制備出促進(jìn)骨細(xì)胞增殖與分化的聚乳酸/生物活性玻璃骨組織工程支架。
鼠成纖維細(xì)胞L929 (華北理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供) ;胎牛血清 (PAN, 法國) ;RPMI1640培養(yǎng)基 (BI, 以色列) ;1,4-二氧六環(huán) (分析純, 天津光復(fù)) ;二氯甲烷 (分析純, 天津永大) ;二甲基亞砜 (DMSO, 西格馬奧德里奇) ;MTT (日本TCI) ;X射線能譜儀 (APD 2000, 意大利) ;真空冷凍干燥機(jī) (上海比朗) ;萬能電子試驗(yàn)機(jī) (AGS-X Unit型, 日本SHIMDZU) ;冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡 (S-4800型, 日本日立) ;酶標(biāo)儀 (上海永創(chuàng)) 。生物活性玻璃、聚乳酸材料
在過去幾年中, 支架材料因含有生物降解聚合物和生物活性物質(zhì)如羥基磷灰石、磷酸三鈣、硅酸鈣和生物玻璃等, 越來越受到人們的關(guān)注。此次實(shí)驗(yàn)上海一恒將45S生物活性玻璃與聚乳酸充分混合后加入二氯甲烷和1, 4-二氧六環(huán), 通過真空冷凍干燥技術(shù)制備出高孔隙率、機(jī)械性能優(yōu)良的聚乳酸/生物活性玻璃骨組織工程支架材料, 掃描電鏡下可見45S生物活性玻璃分散在復(fù)合支架材料中, 孔隙大小不均, 大孔中布滿小孔且孔隙之間相互連通, 這種結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞和生長因子的培養(yǎng)及作為營養(yǎng)物質(zhì)、新陳代謝的通道。當(dāng)加入生物活性玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%, 20%時(shí), 二者孔隙率比較差異無顯著性意義, 也就是說多加入了10%的生物活性玻璃對支架孔隙率沒有影響;當(dāng)加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%后, 支架的孔隙率下降。生物活性玻璃粉體之間會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚, 導(dǎo)致了部分孔隙的封閉, 因而就部分解釋了孔隙率隨生物活性玻璃含量增加而下降的現(xiàn)象。
上海一恒發(fā)現(xiàn)純聚乳酸具有良好的熱穩(wěn)定性, 在170-230℃就可通過多種方式對其加工, 它的抗壓強(qiáng)度僅在 (5.87±0.07) MPa之間。當(dāng)生物活性玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí), 復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度為 (29.84±0.39) MPa, 當(dāng)生物活性玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí), 復(fù)合支架的抗壓強(qiáng)度為 (29.91±0.59) MPa, 兩組間比較差異無顯著性意義, 說明加入10%, 30%的生物活性玻璃對支架強(qiáng)度幾乎沒有影響。但加入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%生物活性玻璃的支架強(qiáng)度則達(dá)到了 (33.98±0.95) MPa, 高于其他3組, 由此可見, 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%生物活性玻璃放入復(fù)合支架具有較大的抗壓強(qiáng)度。
骨組織工程支架材料可通過體內(nèi)表面形成的磷灰石層生物化學(xué)結(jié)合到骨組織上, 其中植入物表面上的磷灰石層在骨組織-材料界面形成中起著關(guān)鍵作用。聚乳酸/生物活性玻璃支架在模擬體液浸泡過后, 掃描電鏡和能譜分析顯示,鈣、磷、硅元素含量較未浸泡前明顯增多, 說明羥基磷灰石在骨組織工程支架的表面大量生成, 由此驗(yàn)證了聚乳酸/生物活性玻璃組織工程支架具有生物活性。成纖維細(xì)胞中的琥珀酸脫氫酶可將MTT還原成藍(lán)紫色甲臜結(jié)晶, DMSO溶解此結(jié)晶后用酶標(biāo)儀可測定出吸光度值, 而活細(xì)胞數(shù)目與吸光度值大小呈正比關(guān)系。上海一恒在此次實(shí)驗(yàn)中, 成纖維細(xì)胞可在聚乳酸/生物活性玻璃支架表面增殖和生長, 呈線性關(guān)系, 說明實(shí)驗(yàn)制備的支架不存在細(xì)胞毒性;而苯酚作為陽性對照, 細(xì)胞增殖基本無變化。
冷凍干燥技術(shù)在低溫狀態(tài)下能保持材料的理化性質(zhì)和生物特性不受改變, 而又無污染, 操作簡便,因此本實(shí)驗(yàn)上海一恒采用真空冷凍干燥法制備了高孔隙高強(qiáng)度的聚乳酸/生物活性玻璃骨組織工程支架。實(shí)驗(yàn)的不足之處在于未對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞進(jìn)行支架培養(yǎng)。
掃一掃進(jìn)入手機(jī)官網(wǎng)
掃一掃關(guān)注我們
