PLGA微球-纤维蛋白胶胰岛素缓释系统对1型糖尿病种植体骨结合的影响

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随着口腔种植学的不断发展,口腔种植目前已经成为修复牙列缺损缺失和颌面部缺损的不可或缺的重要手段。种植体骨结合的质量对口腔种植的远期成功率有着至关重要的决定作用。由于种植体骨结合的生物过程与骨折直接愈合类似,因此,影响骨折愈合的因素也会影响种植体骨结合。  糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢障碍性疾病,可以诱发一系列骨骼系统的病理改变:骨密度降低,发生骨质疏松的风险增高,骨折风险增高,骨愈合不良和骨再生能力受损。研究显示,糖尿病是口腔种植失败的危险因素之一,种植成功率低于非糖尿病人群,是口腔种植的相对禁忌症。  1型糖尿病骨骼系统病理改变的主要原因之一是骨形成受到抑制。本课题拟利用胰岛素作为一种骨代谢因子可以直接的促进骨形成的特性,构建一个局部缓释给药系统,在种植术后一定时期内向种植体周围组织持续递送胰岛素,以期促进1型糖尿病状态下种植体周的新骨发生进而促进种植体的骨结合,探索一种符合临床应用需要的旨在提高1型糖尿病患者种植成功率的方法。  第一部分PLGA微球-纤维蛋白胶胰岛素缓释系统的构建  目的:构建一种符合临床应用需要的种植体周胰岛素局部缓释给药系统。  方法:采用复乳-溶剂挥发法(W/O/W)将胰岛素包裹于聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微球中,然后将胰岛素/PLGA微球负载于纤维蛋白胶从而构建起一个胰岛素局部复合给药系统。通过扫描电镜,分别观察胰岛素/PLGA微球和胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶的微观结构;测定微球的粒径、载药量和包封率;采用体外释药实验,考察胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶对胰岛素的释放,并与胰岛素/PLGA微球和负载胰岛素纤维蛋白胶的释放曲线进行比较;释放出的胰岛素的生物学活性用MTT法进行评估。  结果:扫描电镜下,胰岛素/PLGA缓释微球形态规则均匀,近似球形,表面散布有一些微孔,微球的粒径为20-60μm,平均载药量为3.62%,平均包封率为60.3%;通过胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶电镜照片观察可见,微球包埋于纤维蛋白胶中,保持着完整的球状结构,在纤维蛋白胶的形成过程中没有受到影响。与胰岛素/PLGA微球和负载胰岛素纤维蛋白胶相比,胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶对胰岛素的释放更加稳定而持久,突释率为15%,释药周期为24天。MTT结果显示,胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶在整个释药周期释出的胰岛素均明显促进了高糖状态下MG-63类成骨细胞的增殖。  结论:由生物可降解聚合物制备而成的PLGA微球-纤维蛋白胶胰岛素缓释系统可以在较长的一段时间内(24天)持续、稳定释放具备高水平活性的胰岛素,可注射,便于操作,具备成为符合临床应用需要的种植体周胰岛素局部缓释给药系统的可能性。  第二部分1型糖尿病大鼠模型的构建和STZ诱导的糖尿病对纯钛种植体骨结合的影响  目的:构建1型糖尿病大鼠模型,考察STZ诱导的1型糖尿病对纯钛种植体骨结合的影响,为评价通过PLGA微球-纤维蛋白胶缓释系统向种植体周持续稳定递送胰岛素对糖尿病种植体骨结合的作用提够可靠的动物模型。  方法:采用在成年Wistar大鼠腹膜下一次性大剂量注射链脲佐菌素(STZ)的方法,诱导1型糖尿病大鼠模型。7天后,检测大鼠的血糖水平,如果血糖浓度≥16.7mmol/L,则认为大鼠处于糖尿病状态。每只大鼠胫骨植入1个种植体。在实验过程中监测糖尿病大鼠模型的血糖变化。采用生物力学和骨组织形态测量学的方法检测种植术后4周和8周糖尿病大鼠胫骨纯钛种植体的旋出扭矩、种植体骨结合率和种植体周骨小梁面积百分数。  结果:通过在腹膜下注射STZ诱导1型糖尿病大鼠的建模成功率为91.7%。在整个实验过程中,糖尿病大鼠保持着持续稳定的高血糖状态。破坏糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合所需的平均旋出扭矩值、种植体骨结合率和种植体周骨小梁面积百分数均明显低于健康大鼠组。  结论:本部分实验成功的构建了1型糖尿病大鼠模型,建模成功率高,高血糖持续稳定;STZ诱导的1型糖尿病降低了大鼠胫骨纯钛种植体的骨结合;本部分实验为评价通过PLGA微球-纤维蛋白胶缓释系统向种植体周围组织持续稳定递送胰岛素对1型糖尿病状态下的种植体骨结合的作用提供了可靠的动物模型。  第三部分PLGA微球-纤维蛋白胶胰岛素缓释系统对1型糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合作用的研究  目的:考察胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶的局部应用对STZ诱导的1型糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合和种植体周新骨发生的影响。  方法:将192只成年雄性Wistar大鼠随机分为8组:①健康控制组;②糖尿病控制组;③空白PLGA微球治疗糖尿病组;④纤维蛋白胶治疗糖尿病组;PLGA⑤空白微球-纤维蛋白胶治疗糖尿病组;⑥胰岛素/PLGA微球治疗糖尿病组;⑦负载胰岛素的纤维蛋白胶治疗糖尿病组;⑧胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶治疗糖尿病组。每只大鼠的左腿胫骨植入1个纯钛种植体。术后4周或8周,每组分别处死12只大鼠,取带种植体胫骨样本,其中6个样本用扭力计测量并记录破坏种植体的骨结合所需的旋出扭矩值,另外6个样本制备不脱钙硬组织切片,亚甲基蓝-酸性品红染色后,测量种植体骨结合率和种植体周骨小梁面积百分数。  结果:与健康对照组大鼠相比,糖尿病对照组大鼠胫骨种植体的平均旋出扭矩值、种植体骨结合率和种植体周骨小梁面积百分数均明显降低。在种植体周局部应用胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶可以显著提高糖尿病大鼠胫骨种植体的平均旋出扭矩值、种植体骨结合率和种植体周骨小梁面积百分数;胰岛素/PLGA微球-纤维蛋白胶治疗组糖尿病大鼠的平均旋出扭矩值和种植体骨结合率在第8周、种植体周骨小梁面积百分数在第4周和第8周均达到了健康大鼠的水平。纤维蛋白胶治疗组糖尿病大鼠的平均旋出扭矩值和种植体周骨小梁面积百分数在第4周和第8周、种植体骨结合率在第8周均明显高于糖尿病对照组。  结论:通过PLGA微球-纤维蛋白胶缓释系统向种植体周围组织持续稳定递送胰岛素可以促进1型糖尿病大鼠胫骨种植体周围的新骨发生,改善受损的种植体骨结合。
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