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丝素蛋白、壳聚糖和纳米羟基磷灰石构建的一种用于骨软骨修复的梯度孔径支架

 

Authors Xiao H, Huang W, Xiong K, Ruan S, Yuan C, Mo G, Tian R, Zhou S, She R, Ye P, Liu B, Deng J

Received 20 October 2018

Accepted for publication 12 February 2019

Published 22 March 2019 Volume 2019:14 Pages 2011—2027

DOI https://doi.org/10.2147/IJN.S191627

Checked for plagiarism Yes

Review by Single-blind

Peer reviewers approved by Dr Cristina Weinberg

Peer reviewer comments 2

Editor who approved publication: Dr Mian Wang

背景:目前,骨软骨生物修复材料研究所面临的主要困难之一,是精准的模仿天然骨软骨组织结构并制备出合适的修复骨软骨组织的支架材料。早期有研究将单一孔径或双层孔径支架植入骨软骨缺损区,但远期新生组织常常因缺乏正常骨软骨由浅层向深层的渐进性结构或软骨层与骨层的整合不佳,导致修复效果不理想。因此,应选择合适的用于骨软骨修复的渐进性梯度孔径支架,使干细胞更好的增殖并分化成骨软骨组织,以完成缺损的修复。
目的:本研究拟将丝素蛋白、壳聚糖和纳米羟基磷灰石等比例混合制备梯度孔径骨软骨支架并完成其物理及生物性能检测,以期为骨软骨缺损的修复提供一种更加合适的仿生复合支架。
方法:在本研究中分别制备不同浓度的丝素蛋白溶液、壳聚糖溶液及纳米羟基磷灰石悬液,将同浓度各材料等比例混合,通过离心、冷冻干燥及化学交联法制备支梯度孔径骨软骨支架材料,并完成支架的相关物理性能检测。将骨髓间充质干细胞种植在支架中,检测支架生物相容性及细胞毒性。
结果:经检测,本研究所制备支架外形呈圆柱形,内部孔隙率高,孔隙形状规则且孔隙间高度互通,孔隙分布呈渐进性增加,孔径大小呈渐进性改变,纳米羟基磷灰石含量从支架成软骨侧到成骨侧逐渐增多,符合正常骨软骨由软骨层向骨层的渐进性结构。同时,支架具有极强的吸水性及回复性、适宜的降解速度、适合细胞生长增殖的空间大小以及良好的抗压性能。这些优良性能可为细胞生长、增殖及迁移提供充足的营养及空间支撑。将骨髓间充质干细胞接种至支架后,细胞可紧密的贴附在支架上,同时稳定生长及增殖,表明支架无细胞毒性,并且生物相容性良好。此外,通过观察发现支架各层不同孔径尺寸大小可能对细胞生长增殖具有一定影响。
结论:本研究所制备梯度孔径支架各项物理性能及生物相容性完全符合骨软骨组织工程支架材料的要求,有望成为一种新型的修复骨软骨缺损的渐进性梯度孔径支架材料。
关键词:组织工程;骨髓间充质干细胞;生物支架;骨软骨缺损




Figure 1 Schematic of the preparation of the cell–scaffold complex.