静电纺丝三维纳米纤维气凝胶结合软骨细胞外基质修复兔软骨损伤模型研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:csnzz
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目的使用电纺明胶聚己内酯(GT/PCL)纳米纤维气凝胶(nanofibrous aerogels NFAs)结合软骨细胞外基质(ECM)制备新型三维支架,研究其在兔软骨损伤模型中的作用。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三维支架;对GT/PCL、ECM、GT/PCL/ECM支架的组成成分、微观结构、溶胀率、孔隙率、抗压强度以及降解率进行表征,将支架与软骨细胞共培养进行生物相容性研究。选择30只雄性新西兰大白兔按照随机数字表法分为3周(15只),6周(15只)两个时间点,各时间点分别分为空白组(5只),ECM组(5只),复合支架(GT/PCL/ECM)组(5只),进行软骨损伤模型建立后植入支架材料。3周,6周时对三组动物进行3.0T MRI检查,采用半定量整体MRI评分系统(WORMS)进行膝关节软骨修复影像学评分;处死动物后对各组膝关节进行大体观察并采用国际软骨修复协会组织学评分标准(ICRS)大体评分;HE染色、番红固绿染色及Ⅱ型胶原免疫组化染色观察软骨修复情况并进行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显示GT、PCL已成功引入,电纺的GT/PCL NAFs结构松散无法进行材料学表征。GT/PCL/ECM支架的溶胀率[(1092.00±32.23)%]高于ECM支架[(933.60±16.27)%](P<0.01);GT/PCL/ECM支架孔隙率[(92.30±2.89)%]高于ECM支架[(85.91±2.20)%](P<0.05);ECM支架抗压强度[(2.66±0.08)k Pa]与GT/PCL/ECAM支架抗压强度[(2.44±0.09)k Pa]差异无统计学意义(P>0.05);ECM支架降解率高于GT/PCL/ECAM支架差异无统计学意义(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GT/PCL/ECM组MRI WORMS评分为[(49.00±11.40)分]较ECM组[(40.00±6.70)分]、空白对照组[(24.00±6.51)分]有明显升高(P<0.05);大体ICRS评分GT/PCL/ECM组为(7.40±1.14)分,较ECM组[(4.60±1.14)分]、空白对照组[(3.00±1.22)分]有明显升高(P<0.01);ICRS组织学评分GT/PCL/ECM组、ECM组分别为(6.80±0.83)分、(4.20±0.83)分较空白对照组[(2.80±0.83)分]均有明显升高(P<0.05);6周时GT/PCL/ECM组MRI WORMS评分为[(86.00±4.18)分]较ECM组[(67.00±9.74)分]、空白对照组[(43.00±7.58)分]有明显升高(P<0.05);大体ICRS评分GT/PCL/ECM组为(14.00±0.70)分,较ECM组[(11.20±1.64)分]、空白对照组[(5.60±1.67)分]有明显升高(P<0.01);ICRS组织学评分GT/PCL/ECM组、ECM组分别为(16.80±1.92)分、(10.80±0.83)分较空白对照组[(7.00±0.70)分]均有明显升高(P<0.05)。结论GT/PCL/ECM复合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,为软骨细胞的黏附及生长提供了稳定的环境,促进了胶原的再生,从而加速了软骨损伤的修复。
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