天然丝素蛋白构建仿生取向微通道纤维环支架

摘要

背景:纤维环是椎间盘重要的组成部分,是维持椎间盘力学及生理功能的关键,因此构建模拟天然纤维环结构的生物支架对于组织工程修复椎间盘至关重要.目的:以天然丝素蛋白为原料构建取向微通道纤维环支架,评估其作为椎间盘纤维环组织工程支架的可行性.方法:以聚己内酯为原料,通过熔融纺丝技术制备60°取向叠交叉模板,灌注浓度为15％的丝素蛋白溶液,液氮塑型后使用冷冻干燥机进行冷冻干燥,使用三氯甲烷洗脱沥滤聚己内酯材料,取向微通道纤维环支架制备完成;同时制备普通的丝素蛋白支架作为对照,表征支架的微观形貌与力学性能.将第3代兔纤维环细胞分别接种于两种支架上,通过死活染色及CCK-8实验分析细胞在支架上的存活能力与增殖能力.将两种支架分别植入大鼠皮下,4周后取出支架进行苏木精-伊红染色.结果 与结论:①体视显微镜与扫描电镜显示,取向微通道支架表面有大量规则通道排布且深入支架内部,对照支架表面只有少量裂缝;两种支架的孔径为(152.0±9.3) μm,取向微通道支架、对照支架的孔隙率分别为(89.0±3.3)‰(73.0±2.6)％;②微通道支架、对照支架的压缩模量分别为(2.65±0.11),(3.05±0.13) MPa,组间比较差异有显著性意义(P＜0.05);③死活染色与扫描电镜显示,细胞在两种支架上生长增殖良好,在对照支架表面黏附生长,在取向微通道支架可通过微通道迁移至支架内部且分泌大量外基质;CCK-8实验显示,取向微通道支架可促进细胞的增殖;④苏木精-伊红染色显示,取向微通道支架通道内可见大量细胞及细胞外基质成分,对照支架仅表面可见大量细胞及细胞外基质成分;⑤结果表明,取向微通道丝素支架能够模拟天然纤维环的结构,拥有良好的力学性能,细胞可沿通道生长入支架内部,具有良好的生物相容性,是构建纤维环支架合适的生物支架.