负载蛋白聚糖4的温度敏感性聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯可注射水凝胶对软骨修复的影响

目的探讨负载蛋白聚糖4(PRG4)的温度敏感性聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯共聚物(PCEC)可注射水凝胶材料表征及修复新西兰兔软骨缺损的效果。方法2022年3月至2023年6月,利用PCEC温敏性水凝胶负载了PRG4效应因子(PRG4@PCEC),使用扫描电子显微镜观察冷冻干燥的PRG4@PCEC水凝胶的形貌,测量PCEC和PRG4@PCEC水凝胶的最低共溶温度;使用活/死细胞染色技术评估水凝胶的生物安全性;采用雄性新西兰大白兔18只,36个膝关节缺损样本,随机分为3组,其中12个缺损组用PRG4@PCEC水凝胶修复,12个缺损组用PCEC水凝胶修复,12个缺损组为空白对照组,观察水凝胶的软骨修复能力;通过微型计算机断层扫描(Micro-CT)分析软骨下骨再生,标本组织切片苏木精-伊红(HE)、马松(Masson)染色及荧光定量聚合酶链反应(PCR)评估水凝胶对软骨缺损的修复作用。组间比较采用t检验。结果水凝胶具有明显的多孔微观结构,PCEC和PRG4@PCEC水凝胶分别在35℃和38℃表现出最低共溶温度;激光共聚焦观察活/死细胞染色结果证明PRG4@PCEC水凝胶对于兔软骨细胞具有良好的生物相容性;载有PRG4的水凝胶组在8周时,缺损已经完全被高含量的新生软骨组织填充,表明软骨缺损修复最佳;Micro-CT显示在8周时PCEC组[(37.33±0.39)mm^(3)]和PRG4@PCEC组[(25.33±0.21)mm^(3)]软骨下骨缺损体积均小于对照组[(51.57±0.49)mm^(3),t=32.19、69.56,P<0.01];切片染色显示PRG4@PCEC水凝胶组软骨下骨有效形成;荧光定量PCR结果显示在4周和8周PCEC组(2.79±0.07、2.18±0.10)与PRG4@PCEC组白细胞介素-1β(IL-1β)表达水平(1.54±0.07、0.80±0.10)均低于对照组(3.21±0.08、2.54±0.07,t=0.68、4.97、27.63、24.43,P<0.01),同时PCEC组(0.95±0.24、1.45±0.34)和PRG4@PCEC组Ⅱ型胶原蛋白(COL2)基因表达水平(1.19±0.45、1.53±0.26)高于对照组(0.64±0.07、1.01±0.14,t=7.47、0.08、10.70、3.12,P<0.05)。结论负载PRG4的温度敏感性PCEC可注射水凝胶具有良好的温度敏感性和生物安全性,对关节软骨缺损有明显修复作用。