DOI: 10.1039/d0ra06305c
为了开发具有生物因子局部缓释功能以促进骨缺损修复的生物复合材料,采用同轴静电纺丝技术制备了含有超活性血小板裂解物(sPL)的明胶/PCL/PLLA同轴纳米纤维支架。利用扫描电子显微镜(SEM)观察到纳米纤维呈均匀的无珠圆形形态,通过透射电子显微镜(TEM)证实了纳米纤维的核/壳结构。用亲水性明胶和疏水性L-聚乳酸包裹聚己内酯和sPL的混合物可以连续释放生物活性因子长达40天。sPL的封装可增强细胞粘附和增殖,而sPL的负载可以促进成骨细胞的成骨作用。此外,体内研究表明,sPL负载生物复合材料能够促进大鼠颅骨缺损的修复。因此,研究结果表明,sPL负载核壳纳米纤维可为该支架在骨组织工程中的临床应用增加巨大的潜力。
图1.(A)不同浓度sPL材料的SEM图像。(a)S1,(b)S2,(c)S3,(d)S4,(e)S5,(f)不同材料的纤维直径;(B)通过TEM显示了纳米纤维的同轴结构;(C)负载sPL复合材料支架的孔隙率;数据表示为平均值±SD(n=3)。与S1相比,***P<0.001,****P<0.0001;与S2相比,###P<0.001,####P<0.0001。
图2.(A):同轴电纺纳米纤维的水接触角;(B)与血液接触后同轴电纺纳米纤维的吸光度;(C)VEGF生长因子的累积释放曲线;(D)IGF生长因子的累积释放曲线;(E)在不同支架上培养1、3和7天后,通过CCK-8方法检测到的成骨细胞的增殖活性。(F)培养4和8小时后粘附的成骨细胞的数量。与S0相比,所有数据均标记为平均值±标准偏差,n=6,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001。
图3.通过SEM观察3和14天后细胞与sPL三维纤维支架共培养的情况。
图4.(A)细胞和纳米纤维培养7天和14天后的ALP活性,(B)细胞和纳米纤维培养7天后的ALP活性,PCR测定OPN,OCN,ALP,RUNx2活性。所有数据均标记为平均值±标准偏差,n=6,**P<0.01,***P<0.001。
图5.在术后第4和第8周对材料治疗组和对照组的颅骨缺损进行了扫描。新骨组织充满了sPL-NFS覆盖的颅骨缺损。术后第4周在其他材料组中未观察到缺损。S4材料组可见骨缺损,另一组骨缺损变小。术后8周,修复了所有骨缺损,将整个颅骨缺损置于S4骨组织内,以找到明显的骨缺损部位。重建愈伤组织,并与未处理部位的骨表面齐平。
图6.在术后4周和8周对样本进行HE染色处理。S4组缺损区域形成骨赘,在其他材料处理组和对照组的缺损区域发现少量肉芽组织。
图7.在术后4周和8周对样本进行Masson染色处理。S4组缺损区域形成骨赘,在其他材料处理组和对照组的缺损区域仅发现纤维组织。