3D打印PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂复合支架制备及其对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

摘要

目的：探讨通过3D打印技术制备的聚乳酸（PLA）/聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）和PLA/PTMC-磷酸三钙[Ca₃（PO₄）₂]复合多孔支架对兔骨髓间充质干细胞（BMSCs）的影响，阐明其在骨缺损修复中的应用价值。方法：混合材料后使用桌面挤丝机制备PLA/PTMC和PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂线材，使用CATIA V5-6R2019建模软件设计支架，并使用CreatBot F430 3D打印机进行支架制作。红外光谱检测PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂支架化学结构，体外降解实验检测2种支架降解失重率和pH值，角接触测量仪检测2种支架亲水性。取3只出生2～5 d的白色新西兰乳兔，提取BMSCs,CCK-8法检测2种支架共培养细胞增殖活性，茜素红染色观察2种支架共培养细胞成骨分化情况。结果：红外光谱检测证实成功制备出含有PLA、PTMC和β-Ca₃（PO₄）₂ 3种物质的复合支架。降解6～14周，与PLA/PTMC支架比较，PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂支架在脂肪酶溶液和磷酸盐缓冲液（PBS）中的降解速率均明显升高（P<0.05或P<0.01）；降解8～14周，与PLA/PTMC支架比较，PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂支架在脂肪酶溶液中的pH值明显升高（P<0.01）。与PLA/PTMC支架比较，PLA/PTMC-Ca3 （PO4）2支架接触角明显减小（P<0.01）。细胞共培养第5和7天时，与PLA/PTMC支架比较，PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂支架共培养细胞增殖活性均明显升高（P<0.05或P<0.01）。共培养21 d后，2种支架与BMSCs重叠生长，局部均形成钙化结节，茜素红将其局部染成橘红色；与PLA/PTMC支架比较，PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂支架共培养细胞矿化钙结节数量增多，密度增大，颜色加深。结论：通过3D打印技术成功制备出含有PLA、PTMC和β-Ca₃（PO₄）₂的PLA/PTMC-Ca₃（PO₄）₂复合多孔支架，其降解性能良好，在生物相容性、亲水性和成骨诱导性等方面均表现出优势，是一种性能优良的骨缺损修复材料。

关键词

骨缺损 / 骨再生 / 3D打印 / 聚乳酸 / 聚三亚甲基碳酸酯