凹凸棒石/Ⅰ型胶原/聚乙烯醇复合支架材料制备与表征及体外成骨诱导性能研究

摘要

为比较不同比例凹凸棒石(ATP)复合支架材料的理化特征及其体外成骨诱导性能,并筛选出复合材料中最佳的ATP含量,采用冷冻干燥法制备0%～70%八个比例的凹凸棒石/Ⅰ型胶原/聚乙烯醇(ATP/ColⅠ/PVA)复合支架材料。通过宏观和SEM (Scanning electron microscope)观察不同材料的形貌特征;采用干湿质量法检测材料的吸水膨胀率、孔隙率、透气性;使用生物微力试验机检测复合支架材料弹性模量;利用CCK-8法检测细胞在支架材料中的增殖;运用Real-time PCR检测间充质干细胞(MSCs)与支架材料复合培养7d、14d和21d时与成骨细胞分化相关基因Runx-2、Osterix、OPN、OC和ALP mRNA表达的影响。扫描电镜结果表明,随着ATP含量的增加,复合支架孔径增加;在测定物理性质时,透气性20%～60%ATP相比于0%ATP下降极其显著(P<0.01);吸水膨胀率30%、40%、60%、70%ATP相比于0%ATP上升极显著(P<0.01);20%、30%、40%ATP相比于0%ATP弹性模量增加极显著(P<0.01);孔隙率40%ATP与0%ATP相比下降显著(P<0.05)。在CCK-8检测结果中ATP含量在30%、40%的支架材料上增殖率显著高于其他六组材料。Real-time PCR检测结果显示,30%、40%ATP含量与其他组相比,OPN、OC表达量明显升高,10%～50%ATP支架材料Runx-2、ALP、Osterix随时间延长和ATP含量增加而上调,60%、70%ATP含量的支架材料各基因含量缓慢增长。30%、40%ATP支架材料具有合适的孔隙率、良好的吸水膨胀性能和弹性模量,细胞在支架上增殖率最佳,且成骨诱导性能良好。