羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附性

背景:羟基丁酸-羟基辛酸共聚体[poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyoctanoate),PHBHOx]是一种新型的多聚羟基烷酸类材料,具有优良的可塑性、生物相容性、生物可降解性等性能,但同其他酯类材料相似,PHBHOx亲水性能较差,单纯PHBHOx材料支架细胞黏附性能明显不足。目的:观察羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附性。方法:取新鲜猪膝关节表面透明软骨,采用非离子型去污剂TritonX-100、低渗Tris-HCl以及Dna酶和Rna酶等进行脱细胞处理。低温粉碎后与PHBHOx以不同比例复合,采用溶剂浇铸-颗粒沥滤技术制备支架。分离培养猪关节软骨细胞,进行细胞-支架黏附实验并通过MTT比色法和扫描电镜观察软骨细胞在支架上的黏附存活情况。结果与结论:PHBHOx/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附率较对照组显著提高,软骨细胞在支架上黏附紧密,生长良好。提示复合脱细胞软骨基质可以明显提高单纯PHBHOx支架的细胞黏附性能。

聚α-羟基辛酸对W/O乳液电纺聚乳酸纤维毡中阿霉素释放的影响

采用内酯开环聚合法合成了聚乙二醇-b-聚(L-乳酸)(1)和聚乙二醇-b-聚(α-羟基辛酸)(2),将1和2一起溶解在二氯甲烷中为油相,以盐酸阿霉素(3)水溶液为内水相,用超声分散法形成油包水(W/O)乳液后静电纺丝,形成外壳为[1+2],内芯包裹有3的纤维毡。扫描电子显微镜和广角X-射线扫描分析未发现纤维表面析出3结晶。纤维毡的酶降解药物释放研究结果表明,2的添加不仅未明显改变3的释放行为,而且可改善纤维对酶降解的耐受性。3的释放行为经Weibull模型和Highchi模型拟合,回归系数较高。

羟基丁酸-羟基辛酸聚合物-胶原骨软骨支架的制备及应用

背景:关节软骨修复的关键是软骨和软骨下骨的整体修复,然而目前尚缺乏理想的一体化支架。目的:制备聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架,并分析其基本生物学特性。方法:以聚羟基丁酸-羟基辛酸、Ⅰ型胶原为材料,通过溶剂浇铸-颗粒沥滤法制备聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架,观察支架超微结构,支架孔径及孔与孔的连通情况;液体置换法测定支架孔隙率。将乳兔骨髓间充质干细胞接种于聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架上,扫描电镜观察细胞在支架上的黏附状态,MTT法测定细胞在支架上的生长曲线。结果与结论:一体化支架呈疏松多孔结构,软骨层孔径80-100μm,骨层孔径200-220μm,孔隙率(80.0±2.3)%。骨髓间充质干细胞在支架上黏附状态良好,增殖迅速。说明聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原骨软骨一体化支架具备适宜的孔隙结构和良好的生物亲和性。

羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原软骨组织工程支架的细胞亲和性

背景:已有很多实验证明,单独高分子材料或生物性材料制备的组织工程支架无法满足组织工程研究。目的:评价羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原组织工程支架的生物学特性及细胞亲和性。方法:以羟基丁酸-羟基辛酸聚合物作为主体材料,按质量分数复合不同比例(2%,4%,6%,8%,10%)的胶原,采用溶剂浇铸-颗粒沥滤法制备组织工程支架。通过扫描电镜观察材料内部结构及孔径大小,液体位移法测定材料孔隙率。将羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原支架、羟基丁酸-羟基辛酸聚合物支架分别与兔软骨细胞复合培养,MTT法测定细胞的生长曲线,扫描电镜观察细胞在材料上的生长黏附情况。结果与结论:羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原复合软骨组织工程支架孔径大小200μm左右,孔隙率为(85±2)%,细胞亲水性随加入胶原比例的增加而升高。与羟基丁酸-羟基辛酸聚合物支架比较,不同比例的羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原支架可明显促进软骨细胞的黏附、增殖。证实羟基丁酸-羟基辛酸聚合物/胶原复合支架具备更好的细胞亲和性。

羟基丁酸与羟基辛酸共聚体骨组织工程支架的初步研究

采用粒子滤出／冷冻干燥复合法制备羟基丁酸与羟基辛酸共聚体[P（HB-HO）]多孔支架，并进行扫描电镜观察、孔隙率和力学性能检测以及体外降解和细胞相容性实验。结果表明，P（HB-HO）多孔支架孔隙分布均匀，连通性好，孔隙率为50％～90％时，抗压强度在1．7～6．2MPa之间，十二周体外降解率约为20％；与P（HB-HO）复合培养的小鼠成骨样细胞MC3T3-E1黏附率高，生长状态良好。证明P（HB-HO）具有良好的理化性能和细胞相容性，有望成为一种具有临床应用价值的骨组织工程支架材料。

新型支架材料羟基丁酸与羟基辛酸共聚体的生物相容性

文章选用细胞毒性实验、急性全身毒性实验、溶血实验、热源实验、皮内刺激实验、遗传毒性实验和皮下植入实验等7个生物相容性实验对生物可降解支架材料羟基丁酸与羟基辛酸共聚体的生物相容性进行评价。结果发现羟基丁酸与羟基辛酸共聚体及其浸提液与小鼠成骨细胞共培养时,细胞生长形态均良好,数量逐渐增加,无细胞毒性;羟基丁酸与羟基辛酸共聚体浸提液无急性毒性反应;其溶血率为1.67%,符合ISO规定的溶血率<5%的标准;将其注入家兔耳缘静脉后未引起发热反应;注入家兔皮内未引起皮肤刺激反应;注入小鼠尾静脉未引起遗传毒性反应;将羟基丁酸与羟基辛酸共聚体膜植入皮下12周,尚未发现明显的炎症反应。提示羟基丁酸与羟基辛酸共聚体具有良好的生物相容性。

α-羟基辛酸及其交酯的合成工艺改进

以正庚醛为原料,经过亲核取代、置换反应、酸水解及碱化脱氨等4步反应合成了制备3,6-二己基-1,4-二氧杂-2,5-二酮(辛交酯)的中间体——α-羟基辛酸(1);1经对甲苯磺酸催化脱水得辛交酯。改进并优化了合成工艺,1收率由58.0%提高至77.6%,辛交酯收率由65.0%提高至71.0%。

聚羟基丁酸与羟基辛酸-阿奇霉素缓释微球的研究

目的研究聚羟基丁酸与羟基辛酸(PHBHOx)载阿奇霉素微球的制备技术、体外性能及在小鼠体内的药代动力学行为。方法采用静电纺丝法制备PHBHOx载阿奇霉素微球,运用三因素三水平响应面法优化了制备工艺条件。以pH7.4磷酸盐缓冲液(PBS)为释放介质考察了微球的体外释药性能。通过尾静脉将微球注入小鼠体内,运用高效液相色谱法(HPLC)检测了药代动力学参数。结果微球制备的最适条件为:PH-BHOx的浓度为6.47%,阿奇霉素与PHBHOx质量比为1∶2.7,静电电压为12kV。在扫描电镜下,微球呈圆球形,外观较圆整;粒径分布均匀,在3～30μm;包封率达60%以上;体外释放45d累计释药率达80%,释药曲线符合Higuchi方程。与阿奇霉素溶液相比,小鼠尾静脉注射PHBHOx载阿奇霉素微球后,药物的达峰浓度显著降低,具有较好的缓释性能。结论 PHBHOx载阿奇霉素微球的制备技术可行,重现性好,有望构建一个新的长效缓释给药系统,并为进一步开展靶向PHBHOx载药缓释微球制剂的研究奠定了基础。

羟基丁酸-羟基辛酸共聚物/脱细胞软骨基质复合支架的制备与体外降解

背景:羟基丁酸-羟基辛酸共聚物具有高生物相容性和降解性,但单一材料无法满足组织工程支架的要求。脱细胞软骨基质是制备复合支架的常用材料,具有良好的生物相容性和无抗原性等优点。目的:将羟基丁酸-羟基辛酸共聚物、脱细胞软骨基质以不同比例混合制备复合支架,观察其体外降解速率。方法:取新鲜猪关节软骨,用含有双抗的PBS液浸泡,放入含有苯甲基磺酰氟的tri-HCl缓冲液,加入DNase酶和RNase酶,用D-Hank’s液冲洗等步骤制备脱细胞软骨基质。采用溶剂浇注-颗粒沥滤的方法与羟基丁酸-羟基辛酸共聚物按不同浓度混合,制备出不同比例的复合支架。结果与结论:脱细胞软骨基质的比例不同,复合材料的完全降解时间也不同,8%含量的脱细胞软骨基质最符合软骨组织工程支架的要求。

聚乙二醇-b-聚α-羟基辛酸载药胶束的制备

目的考察聚乙二醇嵌段的碳原子数大于3的α-羟基脂肪酸聚合物胶束对水不溶药物的增溶作用。方法合成了等嵌段的聚乙二醇-b-聚α-羟基辛酸,采用干膜-水化法制备其载药胶束。场发射扫描电子显微镜评价所形成胶束的外观形态,高效液相色谱法测定恒温储存后胶束溶液中药物含量评价胶束的稳定性。结果发现蒿甲醚,α-亚麻酸两者增溶效果好,对两者的最大量分别为18.6∶100和31.7∶100,且两者制备所得15∶100胶束在4℃,25℃和37℃条件下,分别在4 d和1 w内稳定。载15∶100吲哚美辛胶束在前30 min呈现澄清状态但随之便大量析出,1 d内被包裹药物剩余不到5%。同时发现,采用此法制备紫杉醇、全反式维甲酸、布地奈德、槲皮素等药物均不能得到载药量高的稳定的胶束溶液。结论聚乙二醇-b-聚α-羟基辛酸可能能够增溶分子中含有较多烷烃结构的药物,而对分子中含有杂环较多的药物的增容效果不佳。

羟基丁酸与羟基辛酸共聚物一体化骨软骨组织工程支架的制备及性能

背景：单层支架难以满足关节软骨损伤修复的要求,现提出骨软骨共同修复的一体化支架,以弥补了单一支架的部分缺陷。目的：以羟基丁酸与羟基辛酸共聚物为基础材料,羟基磷灰石等为复合材料研制一体化骨软骨组织工程支架,测试该支架的物理特性和细胞黏附性。方法：采用溶剂浇铸/颗粒沥滤法,以支架孔径、孔隙率、力学强度和细胞黏附生长率为检测指标,以羟基丁酸与羟基辛酸共聚物为连续相,通过改变致孔剂NaCl粒径和羟基磷灰石材料配比制备不同形态结构、力学强度和生物学功能的三层一体化骨软骨组织工程支架。结果与结论：致孔剂与支架材料的最佳质量配比分别为软骨层4.5/1,过渡层2.5/1,硬骨层3.5/1。扫描电镜观察显示支架的三层结构明显不同且紧密结合,其软骨层、过渡层、硬骨层的孔径分别为150~250μm,≤60μm,150~450μm;孔隙率检测结果依次为84%,60%,75%;力学强度测定依次为2.93,6.43,4.30MPa;支架对骨髓间充质干细胞无毒性,细胞黏附与生长状态良好。结果表明该一体化骨软骨组织工程支架具有仿生学特性,符合骨软骨组织工程支架的基本条件。

羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原骨软骨一体化支架修复膝关节软骨损伤

背景:由于骨软骨组织自身复杂的生理学特性,关节软骨损伤的临床修复效果难以令人满意,组织工程学方法和手段修复膝关节软骨缺损成为一种新的治疗模式,为临床修复骨软骨缺损提供了新的思路。目的:观察羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原蛋白仿生一体化支架对兔膝关节软骨损伤的修复情况。方法:以羟基丁酸与羟基辛酸为基础材料,混合一定比例胶原蛋白,采用溶剂浇铸/颗粒沥滤法,制备骨软骨一体化支架,接种分离、培养的种子细胞。选取4周龄健康新西兰大白兔24只,复合麻醉后,股骨髁关节面部位用电动骨钻造成关节软骨缺损(直径4.5 mm,深度5 mm),处理后随机分为3组,空白组损伤处直接缝合;对照组损伤处植入单纯支架;实验组损伤处植入支架-软骨细胞复合体。分别于术后8,20周取出股骨髁后,通过大体及组织学观察缺损处修复情况。结果与结论:(1)8周:实验组缺损处见透明薄膜组织覆盖,细胞小、不规则;对照组缺损较明显,纤维组织为主;空白组缺损无明显修复痕迹;(2)20周:实验组软骨缺损处以透明软骨样组织覆盖,细胞排列规则;对照组缺损处白色膜状组织覆盖,基底部分及边缘可见较多软骨细胞存在;空白组缺损可见少量新生组织;(3)结果表明:复合种子细胞的羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原骨软骨一体化支架有利于关节软骨缺损修复。

羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架的体外血管化

背景:前期实验构建的羟基丁酸-羟基辛酸共聚体一体化骨软骨支架具备良好的生物相容性、生物可降解性,并且降解产物无毒性。目的:将兔肾微血管内皮细胞与羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架复合培养,观察支架骨层血管化效果。方法:运用溶剂浇铸-颗粒沥滤法,制备具有骨层/骨与软骨界面层/软骨层3层结构的羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架。将传代培养至第3代的兔肾微血管内皮细胞,接种到一体化骨软骨支架骨层支架上,MTT法检测细胞在支架上的增殖活性,10 d后苏木精-伊红染色及电镜观察细胞在支架内的生长状况。结果与结论:一体化骨软骨支架外观具备明显的3层结构,各层之间连接紧密,骨层疏松多孔,各层支架孔隙均匀且相通,一体化支架孔隙率为78%。兔肾微血管内皮细胞在支架上分裂增殖良好,复合培养10 d后,细胞在骨层支架内呈立体生长,中间界面层内未发现细胞,苏木精-伊红染色可见细胞黏附生长于骨层支架孔隙间,细胞依附支架的多孔结构生长,形成管腔样结构,但细胞并未长入中间界面层。

聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯载生长因子的缓释纳米微球

背景:骨形态发生蛋白2可增加软骨细胞和祖细胞基质的产生,可增强组织金属蛋白酶抑制因子1、sox9基因、Ⅱ型胶原以及聚集蛋白聚糖的表达,具有诱导间充质细胞迁徙、增殖、分化,最终促使软骨、骨形成的作用。目的:制备重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球缓释系统,观察微球生长因子形态和粒径分布、载药量、包封率、体外缓释时间及生物活性。方法:采用复乳-干燥法制备重组人骨形成蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统,体外分离培养猪软骨细胞。实验分为3组:第1组培养液不添加药物做为对照;第2组培养液中添加含20μg/L重组人骨形态发生蛋白2;第3组培养液中添加20μg/L重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球;其中在第2组和第3组又将重组人骨形态发生蛋白2和重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球系统纳米微球分别设为55,100μg/L两种的有效浓度,采用MTT法检测微球对软骨细胞增殖的影响,模拟体内条件观察纳米微球的体外缓释性及生物活性。结果与结论:该纳米微球表面光滑圆整,球体大小均匀,粒径为231-415 nm,扫描电镜平均粒径323 nm。微球的包封率和载药量分别为(79.63±0.16)%和(1.92±0.16)%。根据15 d内对重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球的体外释药的观察,保持持续释放重组人骨形态发生蛋白2,且释放的浓度呈增长水平。该微球缓释系统有生物活性,能显著促进猪软骨细胞的增殖,其效应高于单纯重组人骨形态发生蛋白2的效应。提示重组人骨形态发生蛋白2聚羟基丁酸-羟基辛酸共聚酯纳米微球缓释系统包封率、载药量、体外释药性以及生物活性符合纳米微球的一般规律,能够满足相应的软骨缺损修复要求。

利用静电技术制备羟基丁酸-羟基-辛酸共聚物纤维毡及微球

目的:利用静电技术制备缓释药物微球及纤维毡,并研究其缓释效果。方法:以总丹参酮为模型药物,羟基丁酸-羟基辛酸共聚物为载体,制备缓释微球、纤维毡。结果:微球、纤维毡331 h后累积释放率分别是37.2%、46.3%。结论:利用静电技术制备药物微球及纤维毡是开发药物新剂型中有效的途经,具有发展前景。

脂肪酶催化拆分外消旋6-羟基-8-氯辛酸乙酯

研究了脂肪酶拆分外消旋6-羟基-8-氯辛酸乙酯。从10种脂肪酶中筛选出了脂肪酶Lipase PS-D,该酶能够有效拆分外消旋6-羟基-8-氯辛酸乙酯,并对反应条件进行了优化,确定了该酶的最适反应条件:温度30℃,pH=7.0,摇床转速170 r/min,确定了有效表面活性剂为乳化剂OP,在此优化条件下反应1 h,得到(R)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的对映体过量值ee为93.1%,底物摩尔转化率为54.3%,总收率为91.4%。该研究为(R)-硫辛酸的制备提供了一条可行途径。

兔成骨细胞在羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架上的亲和性研究

目的：成骨化诱导兔骨髓间充质干细胞（BMSCs），并将诱导的细胞与羟基丁酸-羟基辛酸新型材料聚合物一体化骨软骨支架结合在一起培养，观察该细胞在支架上的增殖和分化情况。方法2014年6至12月，于山西大学化学生物学与分子工程实验室，运用羟基丁酸-羟基辛酸聚合物新型材料制备具有骨层-中间界面层-软骨层结构的仿生一体化骨软骨支架。将传代培养至第3代的兔 BMSCs 放入成骨细胞诱导液中诱导18 d，将诱导的成骨细胞接种到一体化骨软骨支架上，MTT 法检测细胞在支架上的增殖活性，7d 后电镜观察细胞在支架内的生长状况。结果新型材料制备的仿生一体化支架具有3层结构，不但结构连接紧密，而且支架孔隙均匀而且相互交通呈立体网状分布，支架孔隙率为74%，利于支架同一层内细胞的依附增殖和迁移。结论细胞与支架结合培养7 d 后，电镜下可见细胞依附在骨层支架孔隙内及周边，生长增殖状态良好，并未进入支架中间层。

一株微生物菌株催化水解拆分外消旋6-羟基-8-氯辛酸乙酯

从土壤中筛选到一株能够拆分外消旋的硫辛酸中间体6-羟基-8-氯辛酸乙酯的微生物菌株T4,并对其拆分反应条件进行了优化,确定了最适反应温度为30℃,最适pH为7.0,最适摇床转速为170 r/min,确定了有效表面活性剂为CTAB,在此优化条件下反应8 h,得到(R)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的对映体过量值(e.e.)为92.8%,产率为26.3%。该研究为(R)-硫辛酸的制备提供了一条可行的途径。

利用脂肪酶Novozym 435催化转酯反应对映选择性合成(R)-α-硫辛酸的手性前体

利用商品脂肪酶Novozym 435介导的对映选择性转酯反应催化拆分(R,S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯(ECHO),以合成(R)-α-硫辛酸的手性前体。对酶促拆分反应的条件进行了优化,确定了该酶的最适反应条件:以乙酸乙烯酯为酰基供体,最适反应温度为50°C,以异丙醚为反应介质,酶最适上载量为100g/mol ECHO,可以耐受的底物浓度为1mol/L。在产品的克级制备反应中,6h底物转化率为47%,产物(R)-6-乙酰氧基-8-氯辛酸乙酯的对映体过量值(eep)为90%,时空产率高达471g/(L·d),产品总收率为36.3%。该酶法催化的转酯化反应为(R)-α-硫辛酸的合成提供了一条新的途径。

载碱性成纤维细胞生长因子纳米缓释系统与骨髓间充质干细胞的增殖

背景:课题组运用发酵技术开发出了一种新型多聚羟基烷酸——羟基丁酸与羟基辛酸共聚物,不仅具有聚羟基烷酸的通性,而且其柔韧性与加工性能得到较大改善。目的:检测羟基丁酸与羟基辛酸共聚物载碱性成纤维细胞生长因子纳米微球对骨髓间充质干细胞增殖活性的影响。方法:采用W1/O/W2超声乳化法制备羟基丁酸与羟基辛酸共聚物载碱性成纤维细胞生长因子纳米微球,采用全骨髓法培养骨髓间充质干细胞,按照培养液中所含成分不同分为3组:碱性成纤维细胞生长因子组、纳米微球组、对照组,其中前两组碱性成纤维细胞生长因子的有效质量浓度分别设为10,20,50μg/L。结果与结论:共培养第1,3天,碱性成纤维细胞生长因子组与纳米微球组吸光度值比较差异无显著性意义(P>0.05),但吸光度值显著高于对照组(P<0.05),即碱性成纤维细胞生长因子对骨髓间充质干细胞具有明显促增殖作用;第5,7天纳米微球组吸光度值高于碱性成纤维细胞生长因子组(P<0.01),即纳米微球缓慢释放碱性成纤维细胞生长因子,明显提高生物利用度;第10天纳米微球组细胞仍然有较强的增殖能力,与其他2组比较差异有显著性意义(P<0.01),而此时碱性成纤维细胞生长因子组、对照组间差异已无显著性意义(P>0.05)。结果说明纳米微球对碱性成纤维细胞生长因子具有良好的缓释作用,能发挥较为持久的生物学效应,可以持续促进骨髓间充质干细胞增殖。