负载骨形态发生蛋白2微球的可注射水凝胶的抑菌和成骨性能评价

摘要

目的·构建一种负载骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)微球的新型抗菌和可注射水凝胶,检测其生物相容性、抗菌和促成骨性能.方法·通过微流控技术制备负载BMP-2的光交联明胶微球,将微球与巯基化的聚乙二醇[4-arm thiol-terminated poly(ethylene glycol),4SH-PEG]混合,用Ag+交联4SH-PEG,制备含有微球的可注射4SH-PEG复合水凝胶(BMP/Gel/SH-Ag).光学显微镜和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察微球和水凝胶的微观形态;在100转/min、37℃的摇床中进行药物释放实验;使用针头直径为0.5 mm的注射器注射BMP/Gel/SH-Ag,评价其可注射性;通过琼脂扩散实验评价BMP/Gel/SH-Ag对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)和大肠埃希菌(Escherichia coli,E.coli)的抗菌性能;通过CCK-8实验考察BMP/Gel/SH-Ag的生物相容性;通过骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和钙结节染色评价其促成骨活性.结果·明胶微球外表光滑,粒径分布均匀(～350μm);BMP/Gel/SH-Ag呈现孔洞状的微观结构;在摇床中温育8 d,BMP/Gel/SH-Ag中的BMP-2累积释放量为(81.8±3.6)％;BMP/Gel/SH-Ag可以用直径小至0.5 mm的注射器针头来注射,以产生水凝胶细丝;BMP/Gel/SH-Ag对S.aureus和E.coli有抑制作用;CCK8结果表明,BMP/Gel/SH-Ag具有良好的生物相容性;BMP/Gel/SH-Ag可提高BMSCs的ALP的表达和钙结节的含量.结论·该BMP/Gel/SH-Ag水凝胶在促进成骨和抗感染方面有良好的表现.