可注射纳米复合甲基丙烯酸化明胶水凝胶在骨修复中的应用

目的构建可缓释血小板衍生生长因子(PDGF)的可注射复合成骨水凝胶,验证其体内外成骨再生效应。方法通过简单共混纳米锂钙石(SN)、PDGF与甲基丙烯酸化明胶(GelMA),构建可注射复合水凝胶(GelMA-SN-PDGF),并进一步通过紫外光交联优化水凝胶力学性能。扫描电子显微镜、流变仪、万能力学试验机等分析GelMA-SN-PDGF的理化属性和力学性能;ELISA法测定复合水凝胶的PDGF缓释曲线,Transwell和划痕实验验证复合水凝胶的趋化性能;CCK-8法、Live/Dead染色法、DAPIPhalloidin染色法评估GelMA-SN-PDGF的生物相容性;qRT-PCR和免疫荧光染色标记法评估GelMA-SNPDGF的体外成骨能力,茜素红染色法分析其基质矿化能力。建立大鼠颅骨临界骨缺损模型并通过Micro-CT和Masson三色染色分析GelMA-SN-PDGF的体内成骨能力。结果GelMA-SN-PDGF复合水凝胶制备简易,能通过注射器注射,SN和PDGF的加入并未显著影响GelMA支架结构,紫外光交联后的GelMA支架满足骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的力学环境;PDGF在复合水凝胶中实现了理想的长期控释模式,并有效地刺激了BMSCs的归巢。GelMA-SN-PDGF复合水凝胶在体外促进了BMSCs中成骨相关标志物的表达和基质矿化,并展现了较好的体内临界骨缺损修复能力。结论可注射的GelMA-SNPDGF复合水凝胶具有良好的生物相容性和生物活性,能通过注射器微创修复骨缺损,体内外成骨效应较好,为临床骨缺损治疗提供了一种简单而快速的策略。