电纺明胶聚己内酯纳米纤维气凝胶结合软骨细胞外基质修复兔软骨损伤

• 作者: 王磊 张益 彭海宁 陈仁杰 龙云泽 刘钟 于腾波 张英泽
• 来源期刊: 中华创伤杂志
• 关键词: 软骨损伤 细胞外基质 明胶 聚己内酯
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 基础研究|BASICALLY SCIENTIFIC RESEARCHES
• 页码范围: 449-456
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.cn501098-20201230-00757

摘要

目的 探讨电纺明胶聚己内酯(GT/PCL)纳米纤维气凝胶(NFA)结合软骨细胞外基质(ECM)对兔软骨损伤的修复作用.方法 静电纺丝法制备GT/PCL电纺膜,高速研磨后制成短纤维溶液,取新鲜牛关节软骨制备ECM,将短纤维溶液与ECM溶液(1 ∶ 10)混匀后冻干,制备GT/PCL/ECM(NFA)三维支架.采用扫描电镜、傅立叶红外(FTIR)光谱仪对GT/PCL、ECM、GT/PCL/ECM支架的组成成分、微观结构、溶胀率、孔隙率、抗压强度及降解率进行表征,将支架与软骨细胞共培养进行生物相容性检测.选择15只雄性新西兰大白兔,按随机数字表法分为空白对照组(A组,5只)和ECM组(B组,5只)和复合支架(GT/PCL/ECM)组(C组,5只),建立软骨损伤模型后B、C组植入支架材料.术后3周时对三组动物采用半定量整体MRI成像评分系统(WORMS)评分评估膝关节软骨修复情况;处死动物后对各组膝关节采用国际软骨修复协会组织学评分标准(ICRS)行大体评分,HE染色及番红O-固绿染色行ICRS组织学评分.结果 三种支架扫描电镜下均呈现多孔三维结构,FIRT光谱显示GT、PCL已成功引入,电纺GT/PCL NAF的结构松散无法进行材料学表征.GT/PCL/ECM支架的溶胀率为(1 092.0±32.2)％,高于ECM支架[(933.6±16.3)％](P＜0.01);GT/PCL/ECM 支架孔隙率为(92.3±2.9)％,高于 ECM 支架[(85.9±2.2)％](P＜0.05);ECM 支架抗压强度[(2.7±0.1)kPa]与 GT/PCL/ECM 支架抗压强度[(2.4±0.1)kPa]差异无统计学意义(P＞0.05);ECM支架降解率高于GT/PCL/ECM支架,但差异无统计学意义(P＞0.05).GT/PCL/ECM支架细胞毒性评级为I级,生物相容性较好.3周时C 组 WORMS 评分为(49.0±11.4)分,较 B 组[(40.0±6.7)分]、A 组[(24.0±6.5)分]明显升高(P＜0.05或0.01);ICRS 大体评分 C 组为(7.4±1.1)分,较 B 组[(4.6±1.1)分]、A 组[(3.0±1.2)分]明显升高(P＜0.01);ICRS组织学评分C组、B组分别为(6.8±0.8)分、(4.2±0.8)分,较A组[(2.8±0.8)分]均明显升高(P＜0.05或0.01).结论 GT/PCL/ECM(NFA)支架具有与天然软骨相似的组织结构,并在物理特性和生物相容性方面优于传统ECM支架,为软骨细胞的黏附和生长提供了稳定的环境,促进了胶原再生,从而加速软骨损伤的修复.