有机化工论文_载多联抗结核药物同轴组织工程骨(2)

5.1 前言

5.2 同轴组织工程骨支架的建立

    5.2.1 同轴支架模型的建立

    5.2.2 同轴支架的打印原理

5.3 支架打印过程中的工艺参数控制

    5.3.1 同轴丝材的挤出流量控制

    5.3.2 挤出速度对支架成形质量的影响

    5.3.3 平台移动速度对支架成形质量的影响

    5.3.4 挤出高度对支架成形质量的影响

5.4 响应曲面法优化实验过程工艺参数

    5.4.1 响应曲面法优化实验设计方案

    5.4.2 响应曲面优化结果分析

5.5 同轴载药组织工程骨支架的打印

    5.5.1 同轴载药支架的成形过程

    5.5.2 同轴载药支架的宏、微观结构

5.6 本章小结

第六章 同轴载药组织工程骨支架的性能研究

6.1 前言

6.2 同轴载药支架的建立及性能表征

    6.2.1 药物含量设计

    6.2.2 药物在支架中的搭载方式及分布形式

    6.2.3 载药支架材料的打印参数

    6.2.4 同轴载药支架的宏、微观表征

6.3 药物在支架中搭载方式的性能分析

    6.3.1 载INH支架的力学、降解及释药性能

    6.3.2 载SM、RFP支架的力学、降解及释药性能

6.4 药物在支架内部分布形式的性能分析

    6.4.1 INH药物在支架内部的分布形式

    6.4.2 SM药物在支架内部的分布形式

    6.4.3 RFP药物在支架内部的分布形式

6.5 载三联药物/微球支架的性能分析

    6.5.1 载药支架降解过程中的宏微观形貌

    6.5.2 载药支架的降解速率

    6.5.3 载药支架降解过程中的力学性能

6.6 载三联药物/微球支架的体外释药行为分析

    6.6.1 INH药物的体外释药行为

    6.6.2 SM药物的体外释药行为

    6.6.3 RFP药物的体外释药行为

    6.6.4 三联药物在支架内的释药状态对比

    6.6.5 三联药物同轴支架的释药拟合

6.7 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

文章摘要:重症骨结核病目前采取的治疗方案主要为手术清除显性病灶后,对病灶区域给药治疗及骨缺损植骨重建,但术中给药仅在短期内起到辅助灭菌作用,不能完全清除结核杆菌,因此仍需长期口服或注射大量抗结核药物对病灶进行治疗。这不仅会对患者的脏器及神经系统产生毒副作用,还会由于血液循环、药物代谢及病灶周围结缔组织对药物的阻碍,导致药物到达病灶时浓度偏低,治疗效果不佳,使骨结核病具有潜在的复发性。因此,保持病灶区域的有效药物浓度可以对持续稳定的治疗起到关键作用。论文采用3D打印技术搭载INH/SM/RFP三联抗结核原药和载药微球,构建了一种具有多梯度缓释结构的可降解载药组织工程骨支架,将适宜的机械性能与稳定的药物释放性能相协调,延长药物的缓释时间,为结核性骨缺损的治愈提供了良好的局部环境。复合材料间的性能表现及量效关系是有效提高载药支架释药稳定性,促进新骨再生的关键因素。论文根据丝素蛋白（SF）独特的理化特性,应用超声3min及冷冻干燥的物理方式优化拓展了SF基复合材料的特定性能,实验证明β-折叠含量的有效提高,可使复合材料的抗压强度及应变能力提升13.91%及29.28%。并根据同轴支架中丝材结构发挥的不同作用,选取了药物负载率高的复合材料SF/PVA/H A/β-TCP作为内芯载药基材,骨诱导性能优异的复合材料HA/PVA/β-TCP作为外层包覆材料,并建立了合适的组分配比范围,使复合材料具备适配的力学及降解性能。对微球的工艺参数和制备过程量化控制,实现了载药微球成形精度、载药及释药性能的提高。将SF作为药物载体材料,INH作为药物模型,应用W/O乳化法制备载药微球,BP神经网络-遗传算法对工艺参数筛选寻优,结合响应曲面法（R SM）对比分析,最终确定最佳参数为油水比例10:1、搅拌温度45℃、搅拌速度400rpm时,可获得粒径均匀分散,完整性好,药物负载效率高以及药物释放速率稳定的载药微球。根据亲、疏水性载药微球药物释放行为的差异性,建立了与浓度相关的药物扩散-溶解机理模型,描述了载药微球中药物释放速率与载体材料、药物性质的关系。并通过ANSYS模型对亲、疏水性载药微球中药物的分布模型化,获得亲水性药物更靠近微球表面,药物释放主要以扩散为主导;疏水性药物更易向微球中心聚集,药物释放主要以微球内部药物溶解为主导的结论。模型拟合结果的相关系数均在0.98以上,说明该模型对亲、疏水性药物的释放均具有良好的适应性,能够更好地指导微球载体结构的设计和释药性能的优化。载药支架丝材的同轴结构设计以及支架整体控形优化。基于同轴喷头内、外层复合材料流变特性,建立了料筒供料速率、喷头筒壁变化、喷头出丝速率间的关系模型,内、外层喷头直径已精确至300μm、600μm,并且打印出的丝材结构同轴度高;通过综合分析挤出速度、填充速度、分层高度3个主导工艺参数的交互关系对支架成形质量的影响规律,能够精准有效地对支架成形过程进行优化控形,应用3D打印构建了微结构可控的同轴支架模型,为药物在支架上的搭载方式多样性和药物缓释梯度化提供了基础。探究药物在支架上的搭载方式及药物分布形式对药物缓释性能的影响规律。将载药微球作为一级缓释载体,内芯复合材料包覆三联原药及载药微球作为二级缓释层,外层包覆层作为三级缓释层,3D打印构建了三药联合、原药与微球共混、同轴结构梯度载药、支架整体成形精度高的功能化组织工程骨支架。通过力学、降解和药物缓释实验验证,最终确定载94%三联原药/6%药物微球的同轴支架为最优载药支架,此支架相比单轴100%原药支架的力学强度提高了53.09%;至12周时,载药同轴支架中的INH、SM、RFP仅释放了约为53.46%、85.57%、31.38%%,并且有效药物浓度仍高于最低杀菌浓度。将载药微球与载药支架相结合,使药物搭载方式多样化和梯度化,药物的缓释性能更加稳定,有效延长了药物的缓释时间。更进一步地,此载药支架不仅实现了对三联药物的高效搭载和稳定释药作用,还实现了根据药物的自身属性在治疗阶段梯度缓释的功能,为以载药组织工程骨支架为基础的植入式药物缓释系统的研究和应用提供了一定的理论和实验依据。

文章来源：《中国组织工程研究》 网址: http://www.zgzzgcyj.cn/qikandaodu/2022/0130/1963.html