静电纺载Kartogenin乳酸己内酯共聚物/胶原复合纳米纤维支架用于气管软骨修复

摘要

气管癌，气管狭窄，气管支气管炎和有害物质的摄入等都会引起气管异常，严重影响患者的日常生活。对于成人气管狭窄缺损长度＜6cm，儿童气管狭窄缺损长度＜1/3总气管长度的病例，临床上多采用狭窄及缺损处切除后端端吻合的治疗方式，但是目前临床上没有可行的治疗方案适用于长段气道障碍患者。气管软骨主要负责维持气管畅通防止坍塌的作用，是一种自身很难修复的无血管无神经的组织。静电纺技术可以结合生长因子或者化合物有望模拟天然细胞外基质的生物和机械功能，诱导间充质干细胞分化成软骨细胞,修复受伤的软骨组织。 本研究中通过同轴静电纺技术制备具“皮-芯”结构的负载Kartogenin(KGN)的乳酸己内酯共聚物/胶原纳米纤维支架。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、接触角测试和力学测试对纳米纤维支架进行物理表征。体外缓释实验和体外降解实验分别用来评估纳米纤维支架的缓释行为以及KGN的释放对纳米纤维支架降解性能的影响。体外KGN缓释液培养软骨细胞用来评估纤维支架释放出的KGN对软骨细胞活性的影响。体外细胞增殖实验用来评估纤维支架的细胞相容性。体外诱导实验用来评估负载 KGN 纳米纤维支架的诱导性能。实验结果表明制备得到的KGN纳米纤维支架表面形貌良好，具有“皮-芯”结构，KGN成功载入纳米纤维内部，具有良好的力学性能，KGN缓释时间为2个月，缓释出的KGN对软骨细胞活性没有抑制作用且可以有效维持软骨细胞的表型，纳米纤维支架细胞相容性良好且可以诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)向软骨细胞分化。 在此基础上研究载 KGN的混纺纳米纤维和载 KGN的具有“皮-芯”结构的纳米纤维在缓释行为和诱导性能的差异及通过硫酸软骨素(CS)浸泡涂层载KGN纳米纤维支架前后性能的比较。通过扫描电镜、透射电镜、接触角测试和力学测试对不同的纳米纤维支架进行物理表征。体外降解实验和体外缓释实验分别用来评估不同的纳米纤维支架的缓释行为及降解行为。体外细胞增殖实验用来评估不同纤维支架的细胞相容性。体外诱导实验用来评估不同纳米纤维支架的诱导性能。实验结果表明 CS 涂层后的纤维膜物理性能优于未涂层的纤维支架，CS 涂层的纳米纤维支架相较于未涂层的纳米纤维支架具有更好的细胞相容性且更好的诱导BMSCs向软骨细胞分化。载KGN的混纺纳米纤维膜支架缓释时间为42天，而载KGN的具有“皮-芯”结构的纳米纤维支架缓释时间为60天。载KGN的混纺纳米纤维支架与载KGN的具有“皮-芯”结构的纳米纤维支架对 BMSCs 向软骨细胞诱导分化的效应无显著性差异。

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