摘要
目的: 针对感染性骨缺损中抗菌和骨修复的协同难题，探讨复合硫化铜(Coppersulfide,CuS)/氧化石墨烯(Grapheneoxide,GO)纳米片的壳聚糖(Chitosan,CS)/纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,nHA)骨支架材料协同光热抗菌和促进骨修复的可行性分析。 方法: 1.通过水热法将GO与CuS纳米片合成CuS/GONSs,再复合CS、nHA基底材料后，合成CS/nHA和CGCHs支架。通过透射电镜(TEM)、X线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测和分析CuS/GONSs的表征，通过扫描电子显微镜(SEM)观察并分析支架材料的微观结构与组成，通过测量CuS/GONSs在红外光谱下的吸收峰和升温、冷却曲线计算光热转化率以及检测CGCHs支架的光热性能。 2.通过CCK-8法、细胞活/死细胞染色、溶血实验、细胞粘附实验等评价支架材料的生物相容性和血液相容性;通过细胞迁移和成管实验评价支架材料成血管作用;通过碱性磷酸酶(Alkalinephosphatase,ALP)活性检测与茜素红染色评估材料对成骨细胞分化的作用;采用细胞免疫荧光染色与RT-qPCR检测材料对成骨相关基因表达的影响;通过细菌平板计数法与细菌死/活染色法评估CGCHs材料在光热联合作用下的抗菌作用。 3.采用SD(SpragueDawley,SD)大鼠的颅骨缺损模型评价支架材料的体内成骨性能;通过构建SD大鼠胫骨感染性骨缺损来评估支架材料联合光热的体内抗菌效能。 结果: 1.成功合成CuS/GONSs复合纳米片，并最终以CS/nHA为基底材料合成了CGCHs纳米复合支架;透射电镜结果显示CuS纳米片被均匀分散在GONSs表面，XRD图谱提示CuS/GONSs的特征峰与标准化样品的位置基本重合，FTIR光谱显示CuS/GONSs与GONSs的官能团基本相似。CuS/GONSs在近红外光(808nm,1W/cm2)有着优秀的光热转换性能，并且复合后的CGCHs支架材料同样延续了较强的光热性能。扫描电镜结果显示各支架材料均有良好的孔隙率和溶胀能力。 2.CS/nHA和CGCHs支架(200ug/mL)均具有良好的生物相容性和血液相容性;体外成管实验表明，CGCHs支架具有促进细胞迁移和成管的作用;体外一系列成骨实验证明，CS/nHA和CGCHs支架均有一定的促成骨能力;体外抗菌实验表明CS/nHA和CGCHs支架有一定的抗菌能力，CGCHs的抗菌作用较强，联合光热后可以增强其抗菌活性。 3.SD大鼠颅骨缺损实验表明，与空白对照组相比，CS/nHA和CGCHs支架均有促进骨修复的能力，其中CGCHs的能力最强。SD大鼠感染性胫骨缺损实验证明，CS/nHA和CGCHs支架均有一定的体内抗菌活性，其中CGCHs联合光热后的抗菌能力尤为突出。 结论: 复合CuS/GONSs的CS/nHA支架材料一定浓度下有着理想的生物相容性,兼具着促进体内外成血管与成骨分化的能力，以及联合光热协同抗菌的性能。尤其是具有优异光热抗感染和成骨功能的CGCHs抗菌骨支架材料有望为感染性骨缺损的临床治疗提供新策略和新思路。
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