聚乳酸/羟基磷灰石/磷钙锌石复合支架促进大鼠骨质疏松性骨缺损愈合

摘要

目的 探究将纳米磷钙锌石（n ZCP）载入聚乳酸/羟基磷灰石（PLA/HA）制成复合支架（PHZ）后Zn²⁺的释放动力学及最佳nZCP含量。方法通过动态光散射（DLS）对nZCP的粒径大小进行测定，采用粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分别对PLA/HA、PHZ复合支架以及nZCP的PXRD图谱、形貌、FTIR图谱进行了表征，此外用X射线能谱分析（EDS）对支架进行了元素分析，并测定支架压缩强度，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）探究支架的离子释放过程；在体外实验中将PLA/HA、PHZ-1、PHZ-2、PHZ-3制备的浸提液处理rBMSCs细胞不同时间，CCK-8活性检测、死-活染色评价材料的生物相容性，用碱性磷酸酶（ALP）染色和活性分析、茜素红染色、实时荧光定量PCR（qPCR）及Western blot探究材料的促成骨性能；体内实验采用双侧卵巢切除合并股骨髁骨缺损模型，分组为PLA/HA、PHZ-1、PHZ-2、PHZ-3，术后6周和12周分别进行μCT扫描以及组织学染色评价骨修复情况。结果nZCP的DLS、PXRD、SEM、FTIR结果表明粒径10 nm ZCP的成功合成，支架PXRD、FTIR、EDS结果表明nZCP的成功负载，SEM显示支架呈现三维多孔结构，其内部有直径为40μm孔洞分布，nHA和nZCP均匀分布在支架中，PHZ-2（P<0.0001）和PHZ-3（P<0.0005）两组的压缩强度高于PLA/HA,ICP-MS离子释放实验结果表明PHZ-1、PHZ-2、PHZ-3所释放的Zn²⁺都在有效的促成骨浓度内。在体外细胞实验中，CCK-8和死-活染色实验结果表明，4组实验组都具有良好的生物相容性，含有不同质量nZCP的支架不同程度地增加了ALP活性（P<0.05）和细胞外基质矿化，并增加了ALP、RUNX相关转录因子2和骨钙素基因的转录和翻译（P<0.05）。在体内实验中，6周数据表明nZCP的掺入提高了材料的骨整合度，12周的数据观察到PHZ-2和PHZ-3相较于剩余两组骨缺损内有较多的新骨生成（P<0.05）。结论PHZ支架能够稳定释放Zn²⁺，促进骨质疏松性骨缺损愈合，PHZ-2和PHZ-3两组的成骨活性较好，此时的nZCP质量分数为4.5%～7.5%。

关键词

聚乳酸 / 磷钙锌石 / 羟基磷灰石 / 骨质疏松 / 骨再生