纤维内矿化提高胶原支架的纳米机械性能和生物相容性

摘要

目的:矿化胶原是骨和牙等天然矿化组织承担应力并提供强度的主要成分.由于纤维内矿物质被证实在天然矿化组织的机械性能中起主要作用,因此本研究的目的是探讨纤维内矿化对胶原支架纳米力学性质和生物相容性的影响,为制备理想的组织工程支架材料奠定基础.rn 方法:分别采用“bottom-up”及“top-down”两种矿化方式对Ⅰ型胶原分子进行组装,利用原子力显微镜(AFM)原位检测胶原组装过程及纳米结构特征,同时通过透射电子显微镜(TEM)判定矿物质结晶程度.待自组装完成后,利用PeakForce QNM技术比较两种矿化方式对胶原支架纳米机械性能的影响,并利用成骨样MG-63细胞系检测矿化胶原对细胞增殖与分化的影响.rn 结果:AFM和TEM显示，利用“bottom-up”方式组装的纤维内矿化胶原呈现67-nm的周期性横纹结构，且板状晶体在纤维内的排列方向与纤维长轴平行;而在“top-down”矿化方式中，针状晶体无规则地排列在纤维表面。两种矿化方式均能提高胶原支架的杨氏模量，其中“bottom-up”矿化方式作用更显著。细胞实验提示，与胶原支架和纤维外矿化胶原支架相比，纤维内矿化胶原支架更能促进细胞的增殖与分化。rn 结论:“bottom-up”矿化方式能在纳米尺度上组装与天然矿化胶原类似的等级结构，且这种矿化模式能改善胶原支架的纳米力学性质和生物相容性。