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胶原PLLA纳米粒子复合海绵的制备及其生物相容性评价

【摘要】通过紫外和自由基聚合在PLLA上接枝聚丙烯酸(PAA),制备了平

均粒径316nm,zeta电位-39.88mV的表面亲水性PLLA纳米粒子,与胶原溶液混

合通过冷冻干燥法制备了胶原/PLLA纳米粒子复合多孔支架。复合支架材料的孔

隙率与纯胶原支架相近,而密度、湿态压缩模量有明显提高,降解率降低显著。随

着复合支架中PLLA纳米粒子的增加,L929细胞在材料中的播种效率和增殖有明

显提高,表明胶原/PLLA纳米粒子复合多孔支架是一种理想的组织工程支架材

料。

【Abstract】Poly(acrylicacid)wasgraftedonPLLAthroughUVradiation,and

PLLAnano-particleswereprepared.Thencollagen/PLLAnano-particlehybrid

spongewasfabricated.Theporosityofhybridspongewassimilarwiththatof

collagensponge,whereasdensityandwetmoduluswereimproved,andthe

hybridspongewasobviouslypromoted,indicatingthatthehybridspongewas

promisingintissuescaffold.

【Keywords】Collagen;PLLAnano-particle;Scaffold;Biocompatibility

基金项目:国家863计划重大项目资助研究课题(项目编号:2006AA02A125)

支架材料是组织工程的重要因素之一,不仅提供细胞生长的空间结构和几何

形状,而且影响细胞的黏附、增殖和分化,是组织工程中不可或缺的一环[1-3]。胶

原是一类蛋白质材料,不仅可为细胞提供支持保护作用,而且与细胞的粘附、增殖、

分化、表型表达均有密切关系,是组织工程中常用的支架材料[4]。但由于胶原本

身力学强度较低而常常无法维持需要的形态和结构。将生物降解合成高分子材料

(PLLA、PLGA等)与胶原共混制备复合材料是提高其力学性能的常用方法[5],但

疏水性的PLA、PGA和PLGA等与亲水性的胶原间缺乏亲和力。本文制备了表

面亲水PLLA纳米粒子/胶原复合支架,提高了力学强度,降低降解率,细胞生物学

检测表明其具有良好的细胞相容性。

1实验部分

1.1PLLA纳米粒子的制备及表征将PLLA粉料分散于双氧水中,紫外光照4

h,水洗、干燥,然后用水分散,与丙烯酸和硫酸亚铁铵在氮气保护下反应30min,经

纯水和乙醇反复洗涤后干燥。产物用四氢呋喃溶解,去离子水透析,冻干后得到表

面改性后PLLA纳米粒子。用SEM和DLSP表征其形貌,粒径和zeta电位。

1.2胶原/PLLA纳米粒子复合支架材料的制备在胶原醋酸溶液中加入不同

量的PLLA纳米粒子,使其均匀分散,在20℃冻干,经100pa,105℃真空干热交联48

h,50mmol的EDC和NHS溶液交联48h。用SEM观察其形貌。

1.3孔隙率和密度将称重后(W0)的海绵支架浸泡在乙醇中,减压处理20

min后,将海绵取出称质量We。

孔隙率:P=(We-W0)/(Vs)×100%。

密度:D=W0/Vs。

式中,为室温下乙醇密度(0.789mg/ml),Vs由海绵高度和横截面计算。

1.4湿态压缩模量将支架材料浸泡在PBS中,经真空处理使PBS溶液完全渗

透。然后用万能力学试验机测量压缩模量。

1.5降解率将支架材料称重(W0),分别装入培养板,加入PBS溶液于37℃

静置。定期取样冻干称重(Wd)。降解率=(W0-Wd)/W0×100%。

1.6体外细胞播种及检测支架灭菌清洗后,用培养基浸泡至溶胀平衡。将

L929细胞(1×107/ml)滴加到支架上(100L/片),培养4