若干生物医用材料的设计、制备及性能研究

围绕国家重大需求和临床急需解决的重大科学问题,设计构建了系列胶原基引导组织再生(GTR)材料、组织工程支架材料、纳米药物载体、纳米金阵列和改性电极等生物医用材料,研究了材料组成和结构与生物学性能和效应等的相关性,为新型胶原基功能性GTR材料和组织工程支架材料的基础研究、临床应用,实现高效低毒肿瘤治疗及合理设计,制造纳米生物器件提供了科学依据,对于推动相关学科的发展意义重大,对于经济建设和社会发展产生了重要影响。

光敏抗菌药物及光敏抗菌材料研究进展

细菌广义上是一类个体微小、结构简单、生命力顽强的原核生物。它与人类的生活息息相关,是许多疾病的病原体。随着抗生素的滥用,越来越多的细菌产生了耐药性,甚至有的细菌获得了多重耐药性,导致临床上出现了用药困难的世界性难题,因此发展新型的抗菌剂已经迫在眉睫。光动力抗菌是一种新型抗菌疗法,其不仅不易产生耐药性,而且抗菌效果更好,是目前最有希望的一种替代疗法。故本文主要对抗菌光敏药物(卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、吩噻嗪类光敏剂、其他类光敏剂)以及光敏抗菌材料(光催化抗菌材料、光动力抗菌材料、光热抗菌材料)的开发现状进行综述。

纳米羟基磷灰石-壳聚糖骨组织工程支架的研究

目的以一种简单、有效的方法制备多孔的纳米羟基磷灰石（nano hydroxyapatite，nano—HA）-壳聚糖（chitosan，CS）复合支架，并评价其理化性能及与细胞相容性。方法采用原位复合一冷冻干燥方法，制备多孔nano—HA—CS支架。通过扫描电镜、透射电镜、X线衍射和傅立叶红外光谱分析支架的微观形貌及材料的组成。分离初生Wistar大鼠的成骨细胞，取传代培养第3代细胞分别与nano—HA—CS支架和纯CS支架共培养2、4、6、8h，各时间点各取4个样品，测定细胞在支架上的黏附率，并通过组织化学染色、扫描电镜观察细胞形态。结果nano—HA—CS复合支架具有多孔结构，孔径为100～500弘m，大多数孔径为400～500μm。具有很高的孔隙率，随CS和HA含量的增加，孔隙率明显降低，密度升高。扫描电镜和透射电镜观察显示合成的HA晶体，晶粒大小为纳米级，在支架孔壁上均匀、连续分布如“铺路石”样。X线衍射和红外光谱分析表明合成的HA是含CO3^2-弱结晶纳米晶体。细胞相容性实验显示，成骨细胞在支架上黏附、增殖，并分泌纤维状细胞外基质；在复合支架上的黏附率明显高于纯CS支架。结论采用原位复合与冷冻干燥法结合制备的nano—HA—CS复合支架具有良好的理化性质和细胞相容性，有望应用于组织工程骨的构建。

医用聚己内酯长期毒性动物实验研究

目的:观察聚己内酯埋植剂对动物的长期毒性及中毒靶器官,为临床安全应用提供依据。方法:长期毒性实验用犬,设144mg/kg、45mg/kg聚己内酯剂量组和对照组(仅进行埋植手术),背部皮下埋植聚己内酯材料2年,观察动物的饮食、质量。动物取血、尿,测定血常规、尿常规及其他生化指标,2年后取出主要脏器行组织病理学检查。结果:小剂量组和大剂量组动物饮食、质量正常,血液及生化指标均未见异常,主要脏器组织学观察未见病理改变。结论:聚己内酯埋植剂长期皮下埋植是安全的。

生物素化壳聚糖修饰的PLGA纳米粒的制备及表征

合成了生物素化壳聚糖(Bio-CS),并通过核磁共振(1HNMR)及电感耦合等离子体光质谱法(ICP-MS)对其进行结构确证.采用溶剂挥发法(W1/O/W2)制备聚乳酸-羟基乙醇酸(PLGA)纳米粒,并通过共价交联法对纳米粒进行Bio-CS表面修饰.未修饰的PLGA纳米粒在扫描电镜下观察呈规则球状形态,平均粒径为(248.4±21.0)nm,Zeta电势为-(21.21±2.13)mV,Bio-CS修饰后的PLGA纳米粒保持球状形态,平均粒径为(268.3±23.4)nm,Zeta电势为(25.45±2.59)mV.采用X射线光电子能谱(XPS)以及试剂盒对纳米粒表面生物素进行定性及定量研究,结果显示,经过Bio-CS修饰后的纳米粒表面含有N,S元素,生物素取代度为31%的Bio-CS修饰的PLGA纳米粒,其表面生物素含量为(1.36±0.34)μmol/100mg纳米粒.

心肌内双层多孔生物可降解性药物缓释支架的制备(英文)

目的:制备心肌内双层多孔生物可降解性药物缓释支架,评估其对透室壁性心肌血管重建术后心肌孔道的作用效果。方法:以聚己内酯为材料,以牛血清白蛋白为模型药物,以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物为药物载体,制备成生物可降解性药物缓释支架。采用考马斯亮蓝试剂法对支架上牛血清白蛋白含量及体外释放量进行测定,万能材料测定仪测定支架的力学性能。制备猪慢性心肌局部缺血模型,体内评估该支架在透室壁性心肌血管重建术后对心肌孔道的作用效果。结果:该支架牛血清白蛋白携带量为每支架10mg,30d后牛血清白蛋白释放量达80%,支架压缩80%时承受的应力为1.2MPa,在透室壁性心肌血管重建后可保持心肌孔道通畅。结论:成功制备心肌内双层多孔生物可降解性药物缓释支架,能承受心肌压力并达到缓慢控制释放药物的效果,可维持透室壁性心肌血管重建后的心肌孔道通畅。

p27kip1基因纳米粒子抑制鼠移植静脉内膜增殖的实验研究

用美国FDA批准使用的生物可降解材料聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)为载体材料,制备载p27kip1基因的纳米粒子.用激光光散射法测定纳米粒子的平均粒径为288.9nm,粒径呈窄分布,扫描电镜观察纳米粒子表面光滑.DNA含量为3%.包封效率为86%.观察p27kip1基因纳米粒子的体外释放情况,发现DNA体外最初释放速度较大,约1周后释放速度开始减缓,可维持平稳释放15天以上.体外转染大鼠血管平滑肌细胞,用流式细胞仪检测到p27kip1基因纳米粒子对细胞周期进程的抑制作用.建立自体静脉移植大鼠模型,随机分成三组进行试验:p27kip1基因纳米粒子组,空白纳米粒子组,单纯静脉移植组.分别于给药后3天、7天、14天、28天取材,HE染色及Verhoeff染色检测内膜厚度,蛋白质印迹检测P27抑癌基因蛋白的表达,免疫组化SABC法检测移植静脉内膜PCNA、E2F表达.动物模型试验中转基因组内膜平均厚度较其他组明显减少(P<0.01);转基因组PCNA的表达较其他组明显降低(P<0.01);转基因组E2F的表达7￣14天较其他组显著降低(P<0.01);对照组及单纯静脉移植组之间均无明显差异.纳米粒子作为p27kip1基因载体能够有效抑制自体静脉移植后内膜平滑肌细胞的增殖.

十二烷基化壳聚糖基因支架血管内基因转运的实验研究

目的评估新型十二烷基化壳聚糖质粒DNA支架向局部动脉血管内转运基因的可行性及效果。方法十二烷基化壳聚糖同质粒DNA按文献制备纳米粒并进行表征。将纳米粒涂布于金属支架表面同时进行电镜观察。分别将十二烷基化壳聚糖质粒DNA支架进行细胞转染(pEGFP-C1)和兔颈动脉在体转染实验(pGL3-control),观察细胞转染效果。结果十二烷基化壳聚糖质粒DNA纳米粒为球形,稳定,平均粒径126nm,Zeta电位(+28±3)mV。该纳米粒涂布于支架表面,电镜下呈片状不规则粒子。细胞转染实验显示,支架表面细胞及支架邻近细胞大量转染,远离支架细胞未见转染。动物实验结果显示,支架植入部位荧光素酶高表达,同时有2只动物肝脏标本有微量表达,其他部位未见表达。结论十二烷基化壳聚糖质粒DNA支架是一种新型有效的血管内基因转运体系,可能对诸如再狭窄等心血管疾病有良好的应用前景,同时,这一基因运载思路可以广泛应用于各种质粒DNA的转运。

生物大分子药物洗脱冠状动脉支架

生物大分子药物洗脱支架是指载有核酸、抗体、酶、细胞因子等活性生物大分子的冠状动脉支架。生物大分子可针对再狭窄的分子机制,作用于指定环节的特定靶点,具有高度特异性,因此生物大分子药物洗脱支架可望成为解决支架内再狭窄和晚期血栓的根本途径。文章就目前生物大分子药物洗脱支架国内外最新研究进展作一综述。

心肌内生物可降解性药物缓释支架制备

目的制备心肌内生物可降解性药物缓释支架,评估其对透室壁性心肌血管重建术(TMR)后心肌孔道的作用效果。方法以聚己内酯(PCL)为材料,以牛血清白蛋白(BSA)为模型药物,以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)为药物载体,制备成生物可降解性药物缓释支架。采用考马斯亮蓝试剂法对支架上BSA含量及体外释放量进行测定,万能材料测定仪测定支架的力学性能,核磁波谱对支架的材料结构进行表征。制备猪慢性心肌局部缺血模型,在体评估该支架在TMR后对心肌孔道的作用效果。结果该支架BSA吸附量为13.1μg/mg支架,30d后BSA释放量达95%,支架压缩80%时承受的应力为1.7MPa,在TMR后可保持心肌孔道通畅。结论成功制备心肌内生物可降解性药物缓释支架,能承受心肌压力并达到缓慢控制释放药物的效果,可维持TMR后的心肌孔道通畅,具有广泛的临床应用前景。

BME-10X型胶原/羟磷灰石人工骨引导比格犬牙周组织再生的实验研究

目的评估BME-10X型胶原/羟磷灰石人工骨引导比格犬牙周组织再生的能力。方法选取18月龄雄性比格犬4只,进行牙周基础治疗。基础治疗结束1周后,选取下颌第3、4前磨牙,同颌对侧同名牙随机纳入实验组或者对照组,制造牙周缺损,实验组植入BME-10X型胶原/羟磷灰石人工骨,对照组不植入任何材料。术后12周处死动物,进行组织病理学分析。结果与对照组相比,实验组获得了较多的组织再生,实验组和对照组新生牙槽骨的高度分别为(3.01±0.14)、(1.32±0.11)mm,二者间差异有统计学意义(P<0.05)。实验组和对照组新生牙周膜组织的高度分别为(3.12±0.19)、(1.35±0.12)mm,二者间差异有统计学意义(P<0.05)。实验组和对照组新生牙骨质的高度分别为(3.30±0.15)、(2.70±0.12)mm,二者间差异无统计学意义(P>0.05)。新生牙周组织的牙周膜纤维深入到新生的骨组织和牙骨质中,其结构特征与生理状态时的结构特征无明显差异。结论 BME-10X型胶原/羟磷灰石人工骨材料有较强的诱导牙周组织再生的能力。

DMAB表面修饰紫杉醇纳米微球局部给药抑制血管再狭窄的实验研究

目的制备DMAB表面修饰紫杉醇纳米微球并研究其在兔颈动脉损伤模型抑制新生内膜增生的效果。方法采用超声乳化-溶剂挥发法制备紫杉醇PLGA纳米微球,用物理吸附法对纳米微球表面进行DMAB修饰。纳米微球的粒径和粒径分布、表面形态和表面电荷分别用激光粒度仪、扫描电镜、Zeta电位仪进行分析。紫杉醇的包封率和体外释放使用高效液相色谱法进行分析。建立兔颈动脉损伤模型,在血管局部灌注不同浓度的修饰纳米粒。28 d后,取出局部给药的颈动脉血管,进行HE染色和弹力纤维染色。

壳聚糖纳米粒子介导TFPI基因转染的实验研究

目的:评价壳聚糖纳米粒子携带组织因子途径抑制因子(tissuefactorpathwayinhibitor,TFPI)基因转染的效率及其细胞毒性。方法:制备壳聚糖纳米粒子-TFPI基因复合物,检测其粒度,zeta电位,包埋效率。以Lipofectamine2000为对照,观察血管平滑肌细胞系A10对壳聚糖TFPI基因纳米复合物的摄入速度和数量;利用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测体外转染效果;应用噻唑蓝(MTT)评价壳聚糖纳米粒子的体外细胞毒性。结果:壳聚糖TFPI基因纳米复合物的平均粒径约为141nm,zeta电位为6.8mV;其DNA包埋效率和DNA含量分别为(98.8±3.4)%和(38.1±2.3)%。A10细胞的摄入和转染实验显示其效率与商品化的细胞转染试剂Lipofectamine2000相近,但是其毒性远低于Lipofectamine2000。结论:壳聚糖纳米粒子可高效携带TFPI基因转染平滑肌细胞,而且对细胞基本无毒性。

高效液相色谱法测定单氨基四苯基卟啉衍生物的含量

目的建立单氨基四苯基卟啉衍生物(DTP)的含量测定方法,为阴离子卟啉光敏剂的质量控制提供依据。方法采用高效液相色谱法(HPLC)测定DTP样品的含量,色谱柱为Waters Symmetry~C_(18)(4. 6 mm×250 mm,5μm),流动相为乙腈-0. 2%三氟乙酸水溶液(50∶50,V/V),检测波长414 nm,柱温30℃,流速1. 0 ml/min,进样体积10μl。从专属性、精密度、重复性、稳定性、检测限、定量限、线性范围、系统适用性和加样回收率方面对该方法的可行性和科学性进行考察。结果 DTP在1. 95-250μg/ml范围内峰面积与浓度呈良好的线性关系(r=0. 999 9);精密度、重复性、稳定性实验的RSD分别为0. 28%,0. 64%,0. 63%;检测限和定量限分别为1. 5 ng和4. 5 ng;低、中、高浓度的平均加样回收率分别为98. 6%,99. 1%,98. 2%,RSD分别为0. 26%,0. 32%,0. 36%。结论本文建立的高效液相色谱方法具有良好的精密度、准确度、专属性和重复性,可用于DTP的含量测定及其有关物质检查。

巯基化壳聚糖衍生物自组装纳米球的制备与表征

以N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)为催化剂,将制备的双羧基聚乙二醇(COOH-PEGCOOH)和部分巯基化聚乙烯亚胺(PEI-SHx)先后接枝于壳聚糖分子,得到巯基化壳聚糖衍生物(CS-PEGPEI)。利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振仪(1 H NMR)对其结构进行表征;通过透析法制备自聚集纳米粒,透射电子显微镜(TEM)和动态激光粒度分析仪(DLLS)分析测试自聚集纳米粒显示,自聚集纳米粒为球状纳米胶束,该纳米球有望成为纳米药物及基因的载体。

组织工程中控释生长因子载体的研究进展

在组织工程中,生长因子的应用是一个十分重要的组成部分,利用载体或缓释系统负载生长因子,既能保护生长因子的生物活性,又可以使生长因子缓慢释放,从而持续促进组织修复再生。由于生长因子的性质和作用方式有很大的不同,所以如何针对特定的生长因子设计缓释系统是十分重要的。对组织工程中使用较广泛的三种生长因子所使用的载体的进展做一简述。

载紫杉醇星型M-PLA-TPGS纳米颗粒的合成及其用于前列腺癌治疗药物载体的研究

合成了一种甘露醇引发的星型共聚物甘露醇-聚乳酸-聚乙三醇1000维生素E琥珀酸酯(M-PLATPGS).利用纳米沉淀法制备载紫杉醇M-PLA-TPGS纳米颗粒.纳米颗粒近似球形,粒径分布较窄.对载药纳米颗粒进行粒径、表面电荷、载药量、包封率和体外药物释放的表征,结果表明,体外药物释放呈双相释放模型,M-PLA-TPGS纳米颗粒在前列腺癌PC-3细胞中的摄取水平要高于PLGA和PLA-TPGS纳米颗粒.载紫杉醇M-PLA-TPGS纳米颗粒对于前列腺癌细胞的的毒性显著高于载紫杉醇PLA-TPGS纳米颗粒和商业制剂Taxol,证明星型M-PLA-TPGS聚合物作为纳米药物载体优于线性PLGA和PLA-TPGS聚合物.

表面修饰紫杉醇纳米粒局部给药抑制血管再狭窄的研究

制备表面修饰紫杉醇纳米粒并观察其抑制兔颈动脉损伤模型新生内膜增生的效果。采用超声乳化-溶剂挥发法制备载紫杉醇纳米粒,用物理吸附法对纳米粒进行表面修饰。对纳米粒进行表征,包封率和体外释放使用高效液相色谱仪进行分析。建立兔颈动脉损伤模型,在血管局部灌注不同浓度的修饰纳米粒。28天后,取出局部给药的颈动脉血管,进行苏木素-伊红(Hematoxylin&Eosinstaining,HE)染色和弹力纤维染色。制备的载紫杉醇纳米粒粒径300nm左右、包封率80%以上且表面带正电荷。体外药物释放呈两相释放。28天后,血管内局部灌注紫杉醇纳米粒悬液可有效抑制血管内皮增生,并呈剂量依赖性。浓度达到30mg.mL-1时,可完全抑制血管内膜增生。血管内局部灌注正电荷修饰的紫杉醇纳米粒悬液可有效抑制血管内皮增生,抑制效果随纳米粒悬液浓度的增加而提高。

壳聚糖/羟基磷灰石复合骨折内固定棒材的制备与性能研究

采用原位沉析法制备了壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合棒材。用预先沉积的壳聚糖膜将含有Ca、P源的壳聚糖溶液与凝固液隔离,同时控制壳聚糖沉积与羟基磷灰石前驱体转化为羟基磷灰石的过程,使二者得以均匀复合。燃烧试验结果表明无机成分均匀分散于壳聚糖中,FT-IR、XRD和TEM测试证实原位生成羟基磷灰石,弯曲强度测试结果表明,原位沉析法制备的材料具有层状结构,CS/HA(质量比20/4)复合材料弯曲强度达133MPa,弯曲模量6.8GPa。

诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的体外研究

目的探讨转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGF-β1)、胰岛素样生长因子1(insulin-likegrowthfactor1,IGF-1)在诱导骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)向软骨细胞分化过程中的相互作用,并研究细胞密度对MSCs向软骨细胞分化的影响。方法取健康昆明种小白鼠骨髓,用全骨髓贴壁法筛选获得MSCs,体外培养传代。采用特定的诱导培养使MSCs向软骨细胞分化,按培养基内添加生长因子的不同分成3个实验组和对照组。实验组分别为:TGF-β1+IGF-1联合应用组(TGF-β110ng/ml、IGF-150ng/ml);TGF-β1单独应用组(TGF-β110ng/ml);IGF-1单独应用组(IGF-150ng/ml);对照组不添加任何生长因子。TGF-β1+IGF-1联合应用组于诱导14d和21d,分别进行甲苯胺蓝染色及免疫荧光双染法鉴定;于诱导7、14和21d各组分别提取诱导细胞总RNA,进行RT-PCR扩增,检测TGF-β1、IGF-1对诱导细胞型胶原表达量的影响;比较MSCs在平板培养及细胞团培养时,型胶原表达量的差异。结果TGF-β1+IGF-1联合应用组诱导培养14d,诱导软骨细胞甲苯胺蓝染色呈阳性,免疫荧光染色可见诱导软骨细胞的细胞外基质含有型胶原。各组基因扩增产物的凝胶电泳可见,TGF-β1+IGF-1联合应用组和TGF-β1单独应用组型胶原扩增片段呈阳性;IGF-1单独应用组和对照组,未见型胶原扩增条带;凝胶成像系统灰度扫描示型胶原表达量TGF-β1+IGF-1联合应用组各时间点均比TGF-β1单独应用组明显增加(P<0.05)。细胞团培养模式下,诱导细胞表达型胶原比平板培养模式更加显著。结论MSCs向软骨细胞诱导分化时,IGF-1对TGF-β1有明显的促进作用;细胞培养密度提高有利于MSCs成软骨细胞表型。