钙磷涂层的JDBM镁合金多孔支架促进血管新生及骨缺损修复的效果评估

摘要

目的·研究含有钙磷涂层(CaHPO4·2H2O,DCPD)的JDBM(Mg-Nd-Zn-Zr)镁合金支架体内外促血管新生和骨缺损修复的生物学效应.方法·应用模板复制法和化学沉积法构建JDBM-DCPD和JDBM-MgF2支架,使用微型CT(micro-CT)和扫描电子显微镜检测2种支架的表征.在支架表面种植骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)并通过CCK-8实验及细胞黏附实验观察支架对细胞的生物相容性.通过Transwell细胞迁移实验和成管实验检测支架浸提液对内皮细胞系Ea.hy926细胞迁移和成管能力的影响,并通过免疫荧光染色进一步观察血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的分泌情况;通过碱性磷酸酶和茜素红染色检测浸提液对BMSC成骨能力的影响.构建SD大鼠股骨髁临界性骨缺损模型并植入支架,术后8周通过Microfil血管灌注、micro-CT扫描、组织切片染色等方法评估JDBM-DCPD支架的促血管新生及促成骨能力.结果·JDBM-DCPD支架的主孔径为400～450 μm,钙磷颗粒均匀分布在孔壁上,大小为15～25 μm.BMSC能够在JDBM-DCPD支架表面黏附且生长良好.与对照组和JDBM-MgF2支架浸提液相比,JDBM-DCPD支架浸提液在体外能够显著促进Ea.hy926内皮细胞迁移、成管以及VEGF的表达,同时可显著增强BMSC早期和晚期成骨分化.体内植入8周后,JDBM-DCPD支架促进缺损区血管和新骨再生作用显著优于JDBM-MgF2支架.结论·JDBM-DCPD支架在体内外实验中展现了优良的成血管效应,特别是在体内植入后可以实现早期血管化,从而更加有效地促进骨再生.