姜黄素/丝素蛋白复合支架抗骨肿瘤性能研究开题报告

全文总字数：5356字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

研究目的：癌症被定义为是由异常细胞生长引起的疾病，有可能侵袭到身体的不同器官。据统计，世界上每年有1410万人患上癌症。90%～95%的癌症病例是由表观遗传因素引起的，其余病例则是由遗传因素引起的。吸烟、饮食、感染、辐射和环境污染物是全世界癌症发病最常见的原因。目前的癌症治疗策略(如外科手术、化疗和放射治疗等)都有许多限制因素，包括耐药性、复发风险高、治疗效果差以及不良的预后^[1]。而对于骨肿瘤患者，常常要面对骨肿瘤切除后骨移植材料选择这一问题，而且骨由于其特殊的环境往往是肿瘤最容易转移的地方^[2]。目前，骨肿瘤切除术后植骨已经成为一种标准的治疗方式，而骨移植材料的选择一直是研究的热点。自体骨是治疗骨缺损骨移植材料的“金标准”，是评价新骨移植材料的客观标准。然而，自体骨提取会增加新的创伤，并且供体区域具有缺陷，例如缺陷后的不适和疼痛，这难以用于治疗大的骨缺损。同种异体骨存在易传播 感染性疾病、排异反应、力学强度差和降解速度较快等缺点。因此，骨移植材料往往更倾向于选择人造骨。但骨缺损修复重建一直都是国际临床难题，传统金属、高分子材料存在仿生结构不可控、力学性能不匹配、生物相容性差、无发育功能、运动错位、磨损等术后并发症。尤其是没有生物学活性的假体，无法在人体内发育，不能与自然骨良好地融合，需要二次手术修复。 为了克服这项难题，科学家进行了不懈努力。 随着 3d 打印技术的出现，以生物陶瓷为材料的 3d打印骨，成为公认最为理想的骨填充材料^[3]。目前的人造骨的研究重点主要是支撑人体运动的力学性能以及诱导骨再生。但对于骨肿瘤的治疗来说，是否可以有种材料，既可以解决术后骨缺损修复问题，又可以起到只来癌症预防癌症复发这一作用。姜黄素是中药材姜黄的主要活性成分^[4]，目前经过国内外的大量研究以证明具有明确的抗肿瘤作用^[5-9]。但姜黄素也有水溶相差和生物利用率低的缺点。因此，如果可以通过与丝素蛋白复合成“姜黄素/丝素蛋白复合支架”这种新的存在形式，并能够达到药物的可控释放这一效果，就可以提高姜黄素的生物利用率^[10]。在之后将这种材料与羟基磷灰石复合便可以得到具有抗癌功能的优良功能性人造骨。

研究意义：在国内，四川大学张兴栋院士团队和四川大学华西医院骨科屠重棋教授团队在美国《科学进展》杂志上发表论文介绍，他们利用3d打印技术制备出承力多孔钛支架，将“纳米羟基磷灰石”粒子负载于支架表面，并植入构建好的兔股骨原位骨肿瘤模型中。 结果显示，这种涂层支架能显著抑制实体瘤体积及其肺部转移，还能促进支架内的新骨生成，加速节段骨缺损的愈合。进一步对动物五大脏器及血液指标的检测表明，这种支架具有良好的生物安全性，极具临床应用潜能。据介绍，支架上的“纳米羟基磷灰石”粒子可抑制骨肉瘤细胞、黑色素瘤细胞、基底癌细胞等多种肿瘤细胞的增殖，且对正常成骨细胞、骨髓基质干细胞、成纤维细胞等无毒副作用。除此之外，也有专家在研究经皮骨水泥成形术用于临床治疗骨转移瘤，其主要目的在于止痛和缓解症状，除常规并发症以外，还存在局部抗肿瘤作用不足、甚至可能促进肿瘤进展等问题，与物理消融、动脉栓塞、其他骨内金属植入物、放疗等手段联合应用有助于提高疗效。 虽然经皮骨水泥成形术已在临床长期广泛应用，在缓解疼痛方面确实有效，但不适宜单独应用骨水泥的情况并不鲜见，且存在术后继发转移等问题。将其与其他治疗手段或器材联合应用，可在获得稳定骨骼、强化止痛效果的同时，在一定程度防治肿瘤扩散。对骨转移瘤，联合应用是必要的。目前对于射频治疗温度场的认识，如何实施精准消融、发展创新支架等材料学以及骨水泥对骨内肿瘤影响机制的深层探索等有待深入研究。为减少术者和患者x线暴露时间及提高手术精准度，现已逐渐开展机器人辅助下骨水泥成形术，对于骨水泥的组织工程学研究也在不断深入，将为不同类型疾病研发出多样骨水泥，以拓展其应用前景^[11]。在国外，有的专家认为，丝素蛋白（sf）是一种天然纤维聚合物，在许多生物医学应用中具有强大的潜力。sf 因其在弹性，柔韧性，生物相容性和生物降解性方面的非凡特性而引起了骨组织工程领域的关注。然而，除非适当地功能化，否则低的成骨能力限制了 sf 在整形外科领域的应用。羟基磷灰石（hap）是一种具有生物相容性的成熟生物陶瓷，适用于构建骨科和 牙科替代物。但是，hap 陶瓷往往是脆性的，这会限制其在承重组织如骨头的修复中的应用。因此，将 sf 和 hap 混 合可以将两种材料的有用特性结合起来用作组织工程的骨构建体^[12]。也有专家致力于骨再生支架研究，开发具有改善成骨潜能的功能性支架对于成功进行骨组织工程中的 骨形成和矿化非常重要。在这项研究中，他们开发了一种功能化的电纺丝 素蛋白（sf）纳米纤维支架，该支架使用贻贝胶粘剂启发的聚多巴胺 （pda）化学方法，通过两阶段的羟基磷灰石（hap）颗粒进行了功能化。 首先在静电纺丝过程中将 hap 颗粒掺入 sf 支架中，然后通过 pda 介导的粘合剂化学将其固定在含有 hap 的静电纺sf纳米纤维支架上。获得了具有改善的机械性能并能够提供骨特异性生理微环境的两阶段hap功能化sf纳米纤维支架。测试了开发的支架的体外增强人脂肪来源的间充质干细胞（hadmscs）成骨分化和体内修复骨缺损的能力^[13]。但把姜黄素应用于功能性人造骨制备，并针对抗骨肿瘤研究却并不多。骨肿瘤是发生于骨骼或其附属组织的肿瘤，多发于青少年群体。恶性骨肿瘤致死致残率高，治疗过程中常因肿瘤复发或转移导致患者死亡。

2. 研究的基本内容与方案

1．查阅相关文献资料，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解姜黄素/丝素蛋白复合支架用于抗骨肿瘤性能研究对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响。

2．制备姜黄素/丝素蛋白复合支架。

3.研究其理化性能；其理化性质主要是对支架的测试，包括xrd,红外，sem，dsc等,以及支架的载药率和缓释性能。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，姜黄素/丝素蛋白复合支架，研究其理化性能。

第9－14周：研究姜黄素/丝素蛋白复合支架抗骨肿瘤细胞的效果

4. 参考文献（12篇以上）

[1].王伟进, 张晓路. 中国癌症的现状与疾病负担[j]. 中国经济报告, 2019, (4):63-73.

[2].ma h, jiang c, zhai d, luo y, chen y, lv f, yi z, deng y, wang j, chang j, wu c. a bifunctional biomaterial with photothermal effect for tumor therapy and bone regeneration. adv funct mater, 2016, 26(8): 1197-1208.

[3].西工大3d打印出可生长发育仿生骨 与自然骨达到高度一致[j].环球聚氨酯,2019(04):88-89.