壳聚糖/矿化胶原多孔支架构建及体外成骨分化与生物相容性

摘要

背景:壳聚糖材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性,但其活性较差;矿化胶原材料具有良好的生物相容性,但机械性能不足,将两者结合可能会表现出更好的机械性能及成骨活性.目的:构建不同配比的壳聚糖/矿化胶原多孔支架,表征其表面特征与生物相容性.方法:采用冷冻干燥法制备单纯的壳聚糖支架与壳聚糖矿化胶原质量比分别为2∶1、1∶1的壳聚糖/矿化胶原多孔支架,通过扫描电镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱表征3组支架的表面形貌、元素组成及物相结构.将小鼠成骨前体细胞直接接种于3组支架表面,扫描电镜观察细胞黏附情况.将空白对照及3组材料浸提液分别与小鼠成骨前体细胞共培养,通过CCK-8实验、鬼笔环肽染色及碱性磷酸酶活性分析各组材料对小鼠成骨前体细胞增殖与分化的影响.结果与结论:①扫描电镜下可见,单纯壳聚糖多孔支架界面存在明显间隙,壳聚糖/矿化胶原多孔支架界面键合紧密,同时随着支架中壳聚糖含量的减少,矿化胶原颗粒在支架中产生的团聚现象更加明显;能量色散谱仪检测结果显示,单纯壳聚糖支架表面的元素主要为碳、氮、氧,加入矿化胶原后支架材料表面的钙、磷元素逐渐增多;X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱显示壳聚糖与矿化胶原为物理性结合;②扫描电镜下可见细胞在3组支架材料表面正常黏附和铺展,其中黏附于单纯壳聚糖支架表面的细胞数量较少;③CCK-8实验显示,与单纯壳聚糖多孔支架浸提液相比,两种配比的壳聚糖/矿化胶原多孔支架浸提液可促进小鼠成骨前体细胞的增殖;细胞骨架染色显示,两种配比的壳聚糖/矿化胶原多孔支架浸提液组细胞密度较高,细胞丝足相互连接,微丝肌动蛋白表达更清晰;④碱性磷酸酶活性检测显示,与单纯壳聚糖多孔支架浸提液相比,两种配比的壳聚糖/矿化胶原多孔支架浸提液可促进小鼠成骨前体细胞的成骨分化;⑤结果表明,壳聚糖/矿化胶原多孔支架可有效促进小鼠成骨前体细胞的增殖与分化.