复合纳米纤维骨膜促进血管化和成骨矿化的体外实验

王文博; 徐敬之; 吴亮; 郗焜; 辛天闻; 唐锦程; 顾勇; 陈亮

摘要：背景:骨膜对骨骼的发育、重塑具有重要作用,因此,从结构与功能的角度设计一种高生物相容性、生物降解性能及成骨能力强的仿生骨膜,对骨缺损的研究发展具有重要意义.目的:利用复合纳米纤维骨膜负载黑磷纳米片和血管内皮生长因子,探讨纤维骨膜的理化特征,检测其生物相容性及体外促血管化和骨分化能力.方法:将黑磷通过液相剥离术剥离成黑磷纳米片,将血管内皮生长因子及黑磷纳米片包裹于透明质酸钠水溶液形成微溶胶颗粒,加入含左旋聚乳酸的二氯甲烷溶液中混合均匀,再加入N,N-二甲基甲酰胺形成混合溶液,通过静电纺丝技术得到纳米复合人工纤维骨膜(记为PLLA-BP@VEGF);同理制备单纯的左旋聚乳酸纤维骨膜(记为PLLA)、左旋聚乳酸-黑磷纤维骨膜(记为PLLA-BP)、左旋聚乳酸-血管内皮生长因子纤维骨膜(记为PLLA-VEGF).将骨髓间充质干细胞分别与上述4组纤维骨膜共培养,通过活死荧光染色、CCK-8、细胞形态黏附实验检测纤维骨膜的细胞生物相容性,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色与骨钙素免疫荧光染色和成骨相关基因PCR检测纤维骨膜的成骨性能.以人脐静脉内皮细胞为实验对象,通过成血管实验检测4组纤维骨膜的成血管能力.结果与结论:①活死荧光染色、CCK-8实验显示,骨髓间充质干细胞可在4组纤维骨膜上良好增殖并存活,其中PLLA-BP@VEGF组活细胞数量最多;细胞形态黏附实验显示,各纤维骨膜上的骨髓间充质干细胞黏附铺展形态良好;②碱性磷酸酶染色、茜素红染色、骨钙素免疫荧光染色及成骨相关基因检测显示,PLLA-BP@VEGF组、PLLA-BP组纤维骨膜可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化;成血管实验显示,相较于PLLA组和PLLA-BP组,PLLA-VEGF组、PLLA-BP@VEGF组血管长度更长,血管样染色结构呈网状形态,交叉节点更多;③结果表明,负载黑磷纳米片和血管内皮生长因子的复合纳米纤维骨膜有良好的生物相容性,体外可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化能力与血管内皮细胞的成血管能力.