3D打印PLA/nHA骨组织工程支架搭载β-CD/CHX复合ECM水凝胶的制备及性能研究

【作者】 李尚博； 孙健；

【机构】 青岛大学口腔医学院； 青岛大学附属医院；

【摘要】 目的:制备3D打印聚乳酸/纳米羟基磷灰石(PLA/nHA)搭载脱细胞基质(ECM)复合水凝胶的骨组织工程支架,深入研究其缓释、抑菌及诱导成骨性能,以期为构建组织工程骨支架提供新思路。方法:饱和水溶液法制备β-环糊精/氯己定包结物(β-CD-CHX),将β-CD-CHX均匀溶解于脱细胞基质低温溶液中,真空下注入3D打印PLA/nHA支架中升温成胶,构建复合支架(PLA/nHA/β-CD-CHX/ECM)。利用SEM、EDS、XRD、FTIR、XPS对PLA/nHA/β-CD-CHX/ECM进行表征检测;体外释放试验研究复合支架的缓释效果。CCK-8法、LIVE/DEAD细胞荧光染色检测复合支架生物相容性、以及碱性磷酸酶活性测定法(ALP)检测支架的增殖、附着及成骨能力;抑菌环、菌落计数法及细菌生物膜评价复合支架对S.aureus和E.coli的抑菌效果。结果:形态学、组成和结构分析表明,支架材料表面较粗糙,ECM成胶后呈三维网状结构,材料表面较光滑,材料内部孔隙相互连通,孔隙相对均匀,孔隙率大于60%,孔径约为150μm,β-CD-CHX/ECM均匀分散在PLA/nHA中。体外释放实验发现复合支架具有优良的缓释效果,PLA/nHA/β-CD-CHX/ECM、β-CD-CHX/ECM、β-CD-CHX在60天后分别释放达67%、73%、82%;CCK-8法和LIVE/DEAD细胞荧光染色结果均表明复合支架生物相容性好,且有大量细胞粘附在支架上,细胞荧光染色可见大量的MC3T3-E1活细胞发出绿色荧光,几乎看不见红色荧光标记的死细胞,倒置光学显微镜显示细胞在材料孔隙内生长状态良好,部分细胞直接贴附于复合支架周边生长;ALP结果证明在支架诱导成骨7、14、21天,碱性磷酸酶的活性逐渐增大,且相对于对照组,成骨效果显著,表明复合多孔支架为MC3T3-E1细胞的成骨活性提供了动力;抑菌环实验可见支架周围有明显抑菌圈,菌落计数法及细菌生物膜染色显示复合支架细菌数量明显少于空白组(P<0.05)。结论:通过3D打印制备的PLA/nHA/β-CD-CHX/ECM具备优良的控释、诱导成骨及抗菌性,有望为骨缺损修复治疗提供思路。更多还原