摘要
目的:设计并构建两种组织工程支架,用于骨缺损部位的再生或促进创面愈合,为开发新一代在成分、结构、功能上多方位仿生的组织工程支架提供新思路。 方法:(1)以矿化胶原(MC)和壳聚糖(CS)为载体材料,通过流延法制备矿化胶原流延膜(MC/CS),再通过静电纺丝的方法在流延膜上复合一层负载小檗碱的聚己内酯/聚乙烯吡洛烷酮(BBR/PCL/PVP)静电纺丝膜,得到小檗碱/矿化胶原复合双层膜(BBR/PCL/PVP-MC/CS)。通过凝血指数检测、体外降解实验和溶血实验对其理化性质进行评估;通过共培养法检测其抗菌性能;对骨髓间充质干细胞(rBMSCs)进行MTT实验、扫描电镜拍摄细胞在材料表面黏附情况、活死染实验和细胞迁移实验,对L929细胞进行MTT和活死染实验,考察其对细胞是否有毒性以及对细胞增殖、黏附和迁移的影响;通过茜素红实验和RT-qPCR实验评价其促rBMSCs成骨分化能力;建立大鼠颅骨缺损模型评价其体内促成骨性能,小鼠皮肤创伤模型评价其创面愈合能力。(2)为了解决材料缺乏生物活性的缺点,采用微流控法制备载BBR海藻酸钠(SA)凝胶纤维,与含有MC、CS、明胶(Gel)复合于三维冻干支架,将其吸附浓缩生长因子(CGF)制成三维冻干支架(BBR-SA/CS-Gel-MC/CGF)。通过热重、红外、扫描电镜、接触角等实验检测其理化特性;ELISA试剂盒检测CGF主要生长因子的浓度;通过对rBMSCs细胞的MTT实验、迁移实验、茜素红实验和RT-qPCR考察CGF和MC对细胞的增殖、迁移和成骨分化能力影响;建立大鼠颅骨缺损模型观察BBR-SA/CS-Gel-MC/CGF体内促成骨能力。 结果:(1)BBR/PCL/PVP-MC/CS复合膜具有良好的凝血性能和降解性,同时未出现溶血反应,具有良好的血液相容性。对革兰氏阴性大肠杆菌以及革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的生长都有一定的抑制能力。复合膜具有良好的细胞相容性,促进rBMSCs细胞的黏附、增殖、迁移以及rBMSCs细胞外矿化,可以上调成骨相关基因的表达。同时对L929细胞无细胞毒性,可以促进其增殖。体内大鼠颅骨缺损实验结果显示,小檗碱复合膜与其他组相比,可以促进颅骨缺损部位的新骨生成;复合膜组织生物相容性良好且有助于促进创面愈合、炎症细胞浸润较少。(2)成功制备BBR-SA/CS-Gel-MC/CGF冻干支架,孔径在100~200 nm左右,接触角实验检测支架表面亲水性良好。CGF中主要生长因子浓度为:BMP-2 为 12.83ng/mL、PDGF-AB 为 4410.83 pg/mL、VEGF 为 338.28 pg/mL、TGF-β为92.20ng/mL,都显著高于全血。体外实验证明,MC/CGF可以促进rBMSCs细胞的增殖、迁移和成骨分化。将其应用于大鼠颅骨缺损模型后4周和8周,对主要脏器的H&E染色表示生物相容性良好,对缺损部位进行Micro-CT和切片免疫组化观察结果显示,支架可很好的促进骨缺损部位的新骨生成。 结论:(1)通过静电纺丝和流延法成功制备BBR/PCL/PVP-MC/CS复合膜,通过体内外实验证实了复合膜可以促进骨再生和创面愈合,并具有良好的生物相容性。(3)成功制备了 BBR-SA/CS-Gel-MC/CGF冻干支架,通过体内外实验证实了促进骨修复再生,为制备成分、结构、功能上多方位的仿生骨缺损植入材料提供了可靠的选择。