注射式丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核的研制

《注射式丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核的研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注射式丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核的研制（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、壁盟塞丝盍蛋鱼Z 塞氢醢复佥盔超越厶三煎趑鲍丑剑 论文作者签名： 指导老师签名： 别、坦 论文评阅人l ：王昌送圭堡匡垣逝江主匡药盍堂隘届堑坐匡睦 评阅人2 ： 睦主圭廷医垣逝江太堂匡堂暄隘届筮= 匡瞳 评阅人3 ：途三主副圭丝医短逝江盔堂匡堂医隘届筮二匡瞳 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所成交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。

2、 签嘲孳陟删砗岁月碥 学位论文版权使用说明书 本学位论文作者完全了解逝婆态堂有权保留并向国家有关部门或机构送交 本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝堑太堂可以将学位 论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名以寸孑 签字日期：沙l 谚 月耖，日 导师签名 签字日期：必f 2 手弓月矽日 浙江大学硕I ：学位论文 致谢 致谢 衷心感谢我的导师林向进主任医师。本课题的选题、设计以及最终论文的撰写、 审校和定稿都得到导师的精心指导。同时，在研究生学习的二年多时间

3、里，导师对我 授业解惑，关怀备至导师教导的感恩、思考，理想我将铭记于心导师独特的人格 魅力激励着我前进导师渊博的知识、敏锐的洞察力、高瞻远瞩的科研思维将是我一 生追求的目标学习的榜样。导师诲人不倦、平易近人的优秀师德对我影响深远! 本论文的合成部分实验工作等得到了安徽大学化学化工学院和安徽省绿色高分子 材料重点实验室许戈文教授、黄毅萍教授以及安徽大学化学化工学院杨伟平同学、张 海龙同学、卢敏同学热心帮助和大力支持! 正是他们加盟合作研究，才使研究进展顺利 在此，谨向他们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。! 另外感谢浙江大学医学部基础医学院院长欧阳宏伟教授；浙江大学干细胞与组织 工程中心王琳琳教授；浙

4、江大学航空航天学院工程力学系吕荣坤教授；浙江大学生 物医用大分子研究所高长有教授、马列教授；美国哥伦比亚大学医学中心周吉林教授； 浙江中医药大学应航教授、李敏教授；浙江大学生命科学院陈汉民教授等在本实验完 成过程中给予的大力支持! 衷心感谢陈中主任医师、凌志恒主任医师、张玉柱主任医师、徐三中副主任医师、 陈斌、吴荣寰、郭方、顾鹏程、王祥、王跃等浙江大学附属第一医院骨科全体医护人 员和放射科汪启东主任医师、肖圣祥主任医师等在本实验完成过程中给予的热心帮 助! 本论文的完成，也离不开许多师兄师姐、同学和朋友的关心和帮助在二年多 的学习期间，先后得到了上海交通大学高分子化学与物理李志明博士；台州学院

5、 刘维均博士后；浙江大学干细胞与组织工程中心陈隆坤硕士；浙江大学附属第二 医院齐义营博士、陈炜亮博士；浙江大学生物医用大分子研究所李博博士、高志 大 浙江人学硕I ：学位论文 中文摘要 注射式丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核的研制 浙江大学医学院 硕士研究生： 导师： 中文摘要 骨外科 胡金艮 林向进主任医师 背景： 椎间盘退变是急性和慢性全身退行性变化的一部分，一般多见于3 0 5 0 岁的人 群，目前还没有理想的治疗方法，通常采用非手术来治疗，其中包括物理治疗和 镇痛剂治疗然而，其症状会随着年龄、某些基因或环境因素加重，许多医生寻 求脊柱融合和椎间盘切除术来治疗。然而，脊柱融合术会加速相邻

6、的椎间盘退变导 致治疗结果也不确定。根据T i b r e w a l 和P e a r c y 等研究，对照非手术组，椎间盘髓 核摘除术手术组术后椎问盘的高度会丢失人工髓核置换术是近年来新兴的一种 治疗方法，一些研究者评估了这种方法的生物力学和临床效果 人工髓核置换术在治疗上有许多优势，它微创，保留椎间盘组织如纤维环和 软骨终板，而且保留了椎间盘高度和活动度，防止邻近椎间盘退变( 邻近椎间盘 退变是脊柱融合术后经常导致的结果) 用作人工髓核的材料比较合适的应该是合成的水凝胶，许多水凝胶有很好的生 物相容性，它们的物理和机械性能能模拟人体髓核的生理行为，或许最为成功的 人工髓核是P D N S

7、 o l o ，它由R a y M e d i c a 公司生产，它的核心部件是水凝胶，被聚 乙烯外膜包裹 P D N S o l o 人工髓核有一个缺点就是它不能完全充满髓核摘除术后残留的不规 则髓核空腔人工髓核与椎间盘软骨终板完美契合以及人工髓核能充满并填充不 浙江人学硕士学位论文 中文摘要 规则髓核残腔( 例如充满并填充腰椎间盘突出症手术摘取椎间盘髓核后残留的不 规则髓核残腔) 而达到的完美匹配是椎间盘所承受压力分布均匀，不会加速椎问 盘退变的必要条件。而且，P D N 比人体髓核硬度大，最终会导致软骨终板下沉和 植入的人工髓核脱出。 P D N 人工髓核有一个缺点就是它不能完全充满髓核

8、摘除术后残留的不规则 髓核空腔。人工髓核与椎间盘软骨终板完美契合以及人工髓核能充满并填充不规 则髓核残腔( 例如充满并填充腰椎间盘突出症手术摘取椎间盘髓核后残留的不规 则髓核残腔) 而达到的完美匹配是椎间盘所承受压力分布均匀，不会加速椎间盘 退变的必要条件P D N 比正常人体髓核硬度大，最终会导致软骨终板下沉和植入 的人工髓核脱出，而且P D N 的前方入路创伤大，术后恢复期长 本研究合成了一种新的可能作为人工髓核的水凝胶材料，作为人工髓核的材 料应该满足以下标准：材料具有影像学可视性；水凝胶材料无毒或低毒；水凝胶 能完全充满并填充不规则髓核残腔；微创，可以用注射针头注射入髓核残腔；水 凝胶

9、有足够的力学强度，耐疲劳例如合成的水凝胶材料能经受持续的负载等， 我们合成的水凝胶材料有可能满足以上标准，与P D N 相比，有着P D N 没有的优 势，它能完全充满并填充不规则髓核残腔，为了术中术后检测水凝胶材料的位置 等情况，我们在合成的水凝胶材料中加入医用硫酸钡粉末为了评价合成的水凝 胶潜在的临床应用价值，我们做了以下研究：1 ) 丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工 髓核的合成；2 ) 非限制性压力试验；3 ) 评价水凝胶材料高度对其力学性能的影 响；4 ) 材料的流变特性；5 ) 细胞活性增殖测定；6 ) 水凝胶材料的扫描电镜观察； 7 ) 可注射性；8 ) 影像学可视性 第一部分丝素蛋白

10、聚氨酯复合水凝胶人工髓核的合成 目的：合成丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核 方法：在氮气保护条件下，将I P D I 与聚醚多元醇，P E G ，P P G ，按计算的质量加 入三口瓶中，9 0 下反应2 h ，再加入计量好的D M P A 、B D o 、丙酮，催化剂辛酸 I V 浙江人学硕I ：学位论文中文摘要 亚锡，7 0 条件下反应3 h ，得到聚氨酯预聚体，将计量好的丝素水溶液与聚氨酯 预聚体高速共混， 结果：得到能模拟人体髓核力学性能的水凝胶体系 结论：室温下可以合成丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶人工髓核 第二部分非限制性压力试验 目的：为了评价水凝胶材料的非限制性压力下力学性能 方法：

11、压缩模量试验制作4 个直径1 5 0 9 士O 0 6m m 、高度1 6 0 7 士0 1 3m m 的圆柱体 丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶样本样本均在3 7 的P B S 溶液中浸泡2 4 h 后进行 测试，测试时温度2 5 力学测试机为采用Z w i c kZ 2 5 万能材料试验机采用上 述方法制备的水凝胶溶胀已达平衡的4 个假体，每个假体测试时均以1 0 0 应变 分钟的速度加载至7 0 形交时终止测试，采用频率1 0 H z 来记录假体在整个加载 过程中应变变化率( 假体纵向位移占假体高度的百分比) 和应力计算水凝胶假体分 另4 在1 5 ，2 0 ，2 5 应变下的丝素蛋白聚氨酯复合

12、水凝胶弹性模量 结果：纵向加载加载至7 0 形变过程中，水凝胶人工髓核假体未出现破坏加载 过程中人工髓核假体应力一应变变化曲线可分为相对平缓的起始段、相对陡峭的 上升段，呈非线性表现。在1 5 ，2 0 ，2 5 应变下的S F P U 水凝胶割线弹性模量 分别为O 3 0 ，O 3 4 和O 3 9 M P a 。样本假体高度压缩超过8 0 后，卸载后仍能恢复原 有高度。 结论：丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶有合适的力学性能，有临床应用前景的材料 第三部分评价水凝胶材料高度对其力学性能的影响 目的：评价水凝胶材料高度对其力学性能的影响 方法：分别制作3 个直径1 5 1 2m m 、高度1 6 6

13、 0m m 的圆柱体丝素蛋白聚氨酯复 V 浙江人学硕士学位论文 中文摘要 合水凝胶样本和3 个直径1 5 1 2m m 、高度1 4 6 0n l n l 的圆柱体丝素蛋白聚氨酯复 合水凝胶样本样本均在3 7 的P B s 溶液中浸泡2 4 h 后进行测试，测试时温度 2 5 力学测试机为采用z 、v i c kz 2 5 万能材料试验机采用上述方法制备的水凝 胶溶胀已达平衡的6 个假体，每个假体测试时均以l o O 应变分钟的速度加载至 7 0 形变时终止测试，采用频率l O H z 来记录假体在整个加载过程中应变变化率( 假 体纵向位移占假体高度的百分比) 和应力计算同一直径不同高度的水凝

14、胶假体分 别在1 5 ，2 0 ，2 5 应变下的丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶弹性模量 结果：同一直径高度为1 6 6 0m m 的圆柱体丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶样本在 1 5 ，2 0 ，2 5 应变下的丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶弹性模量比同一直径高度为 1 4 6 0 舢的圆柱体丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶样本的割线模量分别高 0 2 0 ，O 2 2 ，0 21 倍 结论：同一直径，丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶弹性模量随着高度的增加而增加。 第四部分材料的流变特性 目的：评价丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶材料粘弹性情况。 方法：采用上述方法制备的水凝胶溶胀已达平衡的直径2 5 m m ，高度2 m m 圆柱

15、形 假体4 个，样本均在3 7 的P B S 溶液中浸泡2 4 h 后进行测试，测试时温度3 7 固定应变为0 0 5 以角频率l 弧度秒对该凝胶样品进行动态应变测试测试机 采用高级流变扩张系统( H A A K E 眦S l I ，G e 肌孤) ，样品置于流变仪的平行板夹 具中，经H 凡l 江l 孙e o W i nD a t aM 锄a g e r 处理软件处理数据 结果：材料的粘弹性行为显示3 7 时，G ( 复数剪切模量) ，G ( 储能模量) ，G ， ( 损失模量) 和6 ( 相位角) 随频率增高而增大，表现出相同的频率依赖性储能 模量大于损耗模量，6 小于4 5 结论：丝素蛋白

16、聚氨酯复合水凝胶显示出良好的弹性，与人体的正常髓核组织 比较，该复合水凝胶质地稍硬，更富有弹性 V I 浙江人学硕I ：学位论文中文摘要 第五部分细胞活性增殖测定 目的：M T T 法检测R B M S C 在丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶材料上的增殖 方法：在丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶材料上接种新西兰兔骨髓间充质干细胞 ( R B M S C ) ，新西兰兔骨髓间充质干细胞( R B M S C ) ，P 4 ，3 1 0 5 细胞样品 孔( 厚度= O 2c 州样品) 。在2 4 孔板中，细胞培养在3 7 的L D M E M 完全培养基 中，培养第l ，3 ，5 ，7 天( 4 个样品每个时间点) 各时间点M T T 法检测细胞 增殖情况。全波长酶标仪( M u l t i s k 锄S p e c t