新型组织工程支架材料多孔生物玻璃的实验研究

【作者】 章燕； 孔航； 潘可风；

【机构】 同济大学附属口腔医院； 同济大学材料学院；

【摘要】 目的:体外对比研究同济大学材料学院研制的新型多孔A／W生物活性微晶玻璃(4006)和传统熔融法制备得到的多孔生物活性玻璃(45S5)作为支架材料,对兔骨髓基质细胞(Borle Marrow Stromal Cells,BMSCs)的细胞毒性和细胞相容性。预测其作为骨组织工程支架的潜能。方法:抽取新西兰白兔的骨髓, 体外诱导培养。以Von Kossa染色和碱性磷酸酶(ALP)染色进行成骨性能鉴定。以MTT法绘制细胞浓度-OD值标准曲线。以上述两种三维多孔材料为组织工程支架材料,与BMSCs进行体外复合。从浸提液细胞毒性实验(MTT法)、细胞黏附实验、光镜和电镜观察等方面,比较两种方法制备的多孔支架对BMSCs细胞黏附和生长的影响。对照细胞浓度-OD值曲线,估算材料上黏附细胞量,摸索与材料复合的最佳BMSCs细胞悬液浓度。结果:①兔骨髓体外向成骨方向诱导培养, 得到一定数量、有成骨潜能的骨髓基质细胞(BMSCs)。②浸提液毒性实验显示: 45S5的浸提液细胞毒性明显高于4006的浸提液和对照培养液,差异有显著性 (p<0．01)。用4006浸提液培养1天的细胞,其细胞活力与培养液组无显著性差异(p>0．05)。培养3天, 4006组的细胞活力低于培养液组,差异有显著性 (p<0.01),故多孔A／W生物活性微晶玻璃(4006)浸提液对细胞增殖可能有一定影响。③细胞与材料复合后,光学显微镜和电镜的观察结果均显示BMSCs在 4006支架材料网孔内表面贴壁生长、分泌基质,表现出活跃的生物学行为:45S5 的细胞黏附性相对较差。④2×104个／ml、2×105个／ml、2×106个／ml、2× 107个／ml这四个浓度的细胞悬液与支架材料的复合效果比较结果,BMSCs与4006 的黏附量随接种细胞浓度升高而升高,浓度为2×107个／ml的细胞悬液复合效果最佳。结论:①兔骨髓经体外诱导培养,可以得到一定数量、有成骨潜能的兔骨髓基质细胞(BMSCs)。骨髓基质细胞(BMSCs)具有来源丰富,易于培养等优点, 是骨组织工程理想的种子细胞。②溶胶-凝胶法制备的新型多孔A／W生物活性微晶玻璃(4006)表现出良好的生物活性和生物相容性,有作为骨组织工程支架材料的潜能。其与细胞复合的悬液浓度需要2×107个／ml或以上浓度。③A／W生物活性微晶玻璃三维多孔支架与骨髓基质细胞(BMSCs)可以构建组织工程骨。其修复骨缺损的成骨效果有待进一步动物实验证实,与其他常用支架材料的性能比较有待进一步对比实验研究。更多还原