姜黄素/丝素蛋白骨组织工程支架的制备及性能研究文献综述
2020-04-15 17:44:56
骨质疏松症是一种常见于老年人和绝经后妇女的慢性疾病,其特征在于骨量减少和微结构的全身性损伤。它在临床上首先表现为全身多部位骨痛与驼背,严重者会因日常生活中的轻微创伤而导致脊椎和髋部等部位脆性骨折。据统计,2015年我国主要骨质疏松性骨折约为269万例次,预计到2035年约为483万例次,到2050年约达599万例次。其中女性一生发生骨质疏松性骨折的危险性(40%)高于患乳腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌的总和;男性一生发生骨质疏松性骨折的危险性(13%)则高于前列腺癌。患者一旦骨折不仅需要家庭投入大量的人力物力和财力去治疗,影响患者的生活质量,而且还会出现许多并发症,严重可能致死。因此促进骨质疏松性骨缺损的治疗对人类健康和社会发展都具有许多积极意义。
目前常规骨质疏松性骨缺损的治疗包括假体移植、骨移植和全身性抗骨质疏松性药物治疗。但是这些方法在目前治疗时存在着各种限制,对于骨质疏松性患者其成骨细胞与破骨细胞间的平衡被破坏导致骨自我恢复能力差,因此即便接受了移植手术,新植入物也有难以与自体融合、治疗周期漫长、引发炎症等问题困扰。而全身性抗骨质疏松药物也面临着生物利用度低、引发其他并发症以及药物价格昂贵的限制。因此,近几十年来,这些传统疗法的局限性促进了骨组织工程的发展——通过制备负载细胞类介质或药物的支架材料以促进成骨细胞增殖或抑制破骨细胞分化来实现骨质疏松及骨缺损的治疗。
如今用于骨组织工程的支架材料主要包括有机高分子材料和无机材料。有机材料又分为天然材料如胶原、透明质酸、丝素蛋白和人工合成材料如聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯和其共聚物等。无机材料中金属合金、羟基磷灰石和磷酸三钙则应用最为广泛。其中天然的丝素蛋白材料因同时具备有机材料与无机材料的优点而受到人们更多的关注。它不仅具有良好的生物相容性,可支持骨
细胞的黏附、生长、增殖和分化,而且机械性能优异,表现出良好的力学稳定性和持久性。同时丝素蛋白相比无机材料经济成本低,相比有机合成材料则更容易获得。因此在骨组织工程中具有极高的研究与应用价值。
随着支架材料的不断开发以及骨质疏松治疗机理的不断探索,研究人员已经逐渐将研究重心转向探寻合适的治疗药物和最佳的负载合成方式。开发了骨吸收抑制剂如组织蛋白酶K抑制剂、受体激活NF-KB配体抑制剂等;骨形成促进剂如甲状旁腺激素片段、硬化蛋白抑制剂等。但考虑到西药的不良反应以及治疗效果不彻底等因素,各种中药成分也被大量研究并被证实可促进骨细胞增值,如羊藿苷、杜仲、骨碎补总黄酮和人工虎骨粉等。
近年来,提取自姜黄中的活性成分姜黄素也因具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗纤维化、抗病毒而得到了医学各界的重视。它也不断被证实可从分子水平促进骨质疏松的治疗。姜黄素不仅可激活成骨细胞中的细胞外信号调节激酶(ERK)来保护成骨细胞免于调亡,还可调控NF-KB信号通路抑制破骨细胞的激活,实现双向地治疗骨质疏松症。但是姜黄素由于溶解性差和肝肠代谢高的缺点使得它在临床上表现出较低的口服效率和生物利用度。因此本文旨在通过组织工程将其负载在丝素蛋白支架上以实现局部药物递送,让姜黄素在人体骨缺损部位发挥其效用来促进骨修复。{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1 基本内容
1、材料制备:通过超临界CO2干燥相分离法制备负载不同浓度姜黄素的丝素蛋白多孔支架并对其制备工艺参数进行优化
2、材料表征:表征负载姜黄素的丝素蛋白多孔支架的理化性能、载药性能以及缓释性能;
(1)理化性能:用扫描电镜(SEM)分析负载不同浓度姜黄素的丝素蛋白支架的表明形貌;用红外光谱仪(FT-IR)研究纯丝素蛋白支架和不同参数条件下所制的姜黄素/丝素蛋白支架的特征吸收峰;用 X射线衍射仪(XRD)分析支架的结构转变。
(2)载药性能:用高效液相法测量支架中姜黄素和丝素蛋白的浓度并与初始姜黄素加入量比较以计算其载药率。
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