背景:聚羟基丁酸戊酸共聚酯具有良好的生物相容性及降解性,但具有强疏水性,不利于细胞的黏附、生长、迁移和分化,严重限制了其在骨组织工程领域的应用,因此有必要对其进一步改性.目的:构建聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙/壳聚糖[poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate)/calcium sulfate hemihydrate/chitosan,PHBV/CSH/CS]支架,探究其表征、模拟载药释放行为、生物安全性、体外成骨性和抗菌活性.方法:通过熔融沉积技术制备聚羟基丁酸戊酸共聚酯支架与聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架(半水硫酸钙为聚羟基丁酸戊酸共聚酯用量的20％),随后将聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架泡在壳聚糖溶液中并烘干,烘干后的支架放入超纯水中形成壳聚糖水凝胶并复合在支架表面上,制备PHBV/CSH/CS支架.观察3种支架的表面形貌、细胞黏附、细胞增殖情况;测试PHBV/CSH/CS支架的溶胀行为和模拟载药释放行为;利用茜素红染色评估3种支架的成骨性能;利用涂布平板法观察各组支架对标准金黄色葡萄球菌、标准大肠杆菌、临床金黄色葡萄球菌、临床大肠杆菌的抗菌能力.结果 与结论:①所制备支架具有均匀且互连的多孔立体结构,平均孔径约为400μm,孔隙率为60％;②PHBV/CSH/CS支架溶胀率达56％,当使用牛血清白蛋白作为模型药物时,PHBV/CSH/CS支架载药率在1 h时达57.9％,6 h累计释放达56.5％;③聚羟基丁酸戊酸共聚酯支架不利于细胞黏附,聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架改善了细胞黏附,PHBV/CSH/CS支架显著提升了细胞黏附;④3种支架均可促进骨髓间充质干细胞增殖,3组均无明显细胞毒性;⑤茜素红染色实验表明,PHBV/CSH/CS支架对于骨髓间充质干细胞矿化结节的形成作用较另外两支架强;⑥体外抗菌实验表明,PHBV/CSH/CS支架对标准金黄色葡萄球菌、标准大肠杆菌、临床金黄色葡萄球菌、临床大肠杆菌的抑制能力显著强于聚羟基丁酸戊酸共聚酯、PHBV/CSH支架(P<0.01);⑦结果表明,相较于其他支架,PHBV/CSH/CS展现出更好的细胞黏附、成骨、抗菌性能和载药潜能.

3D打印;聚羟基丁酸戊酸共聚酯;半水硫酸钙;壳聚糖;水凝胶;生物相容性;抗菌活性

叶翔凌;夏远军;王波群;康正阳;吴斌

广州中医药大学第五临床医学院,广东省广州市 510405;中国人民解放军南部战区总医院创伤骨科,广东省广州市 510010;东莞职业技术学院机电工程学院,广东省东莞市 523808;广州市番禺区第二人民医院骨科,广东省广州市 510160

中国组织工程研究

[1]叶翔凌;夏远军;王波群;康正阳;吴斌-.3D打印聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架复合壳聚糖水凝胶涂层的性能)[J].中国组织工程研究,2022(10):1574-1581

聚羟基丁酸戊酸共聚酯,hydroxyvalerate

半水硫酸钙,壳聚糖水凝胶,生物相容性,降解性,疏水性,骨组织工程,工程领域,poly,hydroxybutyrate,calcium,sulfate,hemihydrate,chitosan,PHBV,CSH,释放行为,生物安全性,抗菌活性,熔融沉积技术,糖溶液,烘干,放入,入超,超纯水,表面形貌,细胞黏附,茜素红,成骨性能,涂布,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,抗菌能力,互连,立体结构,孔隙率,溶胀率,牛血清白蛋白,载药率,放达,骨髓间充质干细胞,干细胞增殖,细胞毒性,染色实验,细胞矿化,矿化结节,形成作用,两支,体外抗菌,抑制能力,抗菌性能

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