DOI: 10.1038/s41598-020-79734-9

颌面部骨缺损的修复一直是一个棘手的问题，骨组织工程技术的兴起为解决这一问题提供了新的策略。支架作为组织工程的重要组成部分，必须具有良好的生物相容性和骨诱导能力。在这项工作中，研究者采用静电纺丝法制备了含不同浓度小檗碱（BBR）（25、50、75和100μg/mL）的小檗碱/聚己内酯/胶原蛋白（BBR/PCL/COL）支架。系统地研究了剂量对支架形态、细胞行为和体内骨缺损修复的影响。结果表明支架可以稳定释放BBR长达27天。体外实验表明，BBR/PCL/COL支架在25-75μg/mL浓度范围内具有良好的生物相容性，而50和75μg/mL的支架可显著促进牙髓干细胞的成骨分化。将含50μg/mL BBR的支架植入大鼠临界骨缺损处，以评估其体内骨修复的能力。结果表明，BBR/PCL/COL支架比聚己内酯/胶原蛋白（PCL/COL）支架具有更好的性能。总体而言，该研究首次评估了BBR/PCL/COL电纺支架的体内骨修复能力。结果表明，BBR/PCL/COL支架在组织工程骨再生治疗中具有广阔的应用前景。

图1.支架的形态和元素组成。（A）PCL/COL支架（a）和BBR/PCL/COL（25、50、75和100μg/mL）支架（b-e）的SEM图像。（B）支架的Cl元素组成。

图2.支架的特征。（A）支架的水接触角分析。（B）PCL/COL支架，BBR/PCL/COL（25、50、75和100μg/mL）支架和BBR粉末的XRD谱图。（C）BBR/PCL/COL（25、50、75和100μg/mL）支架的BBR累积释放结果。

图3.在支架上培养的DPSCs的形态和增殖。（A）在支架上共培养1天和3天后的DPSCs的DAPI和免疫细胞化学染色。（B）在支架上培养7天的DPSCs的形态。（a）PCL/COL支架；（b，c，d，e）BBR/PCL/COL（25、50、75和100μg/mL）支架。（C）第1、3、5、7天在不同支架上培养的DPSCs的增殖率。“＃”是指对照组和实验组之间的比较，P<0.05；“*”表示实验组之间的比较，P<0.05。

图4.在支架上培养的DPSCs的成骨分化。（A）在支架上共培养7天（a）和14天（b）后的DPSCs的ALP活性。（B）在支架上共培养7天和14天后的DPSCs中，ALP、BMP2、COL-1和Runx2的基因表达。“＃”是指对照组和实验组之间的比较，P<0.05；“*”表示实验组之间的比较，P<0.05。

图5.植入4周和8周后，大鼠颅骨缺损的显微CT 3D重建图像。

图6.植入4周和8周后骨相关参数的定量分析。“*”表示对照组和实验组之间的比较，P<0.05。

图7.植入后第4和第8周大鼠颅骨缺损的H＆E染色。

图8.高倍放大下缺损部位的H＆E和Masson染色。F，纤维组织；BO，Bio-oss；NB，新骨；SF，支架。