骨組織工程支架材料nHA-BC的細胞相容性和組織相容性研究.pdf

1、骨缺損或病變的修復是當前骨科領域研究的重要課題:組織工程的發(fā)展為骨疾病的治療提供了全新的思路,骨組織工程利用工程材料學和生命科學的原理和方法制造新的骨組織,以修復和替代病變或缺損的骨組織。自然骨無機相的主要組成成分是納米級的羥基磷灰石(nHA),但其強度低,韌性差；細菌纖維素(Bacterial cellulose,BC)是一種具有三維空間網(wǎng)絡結構的天然的生物材料,具有很好的生物活性、生物可降解性及生物適應性,并有獨特的物理、化學和機械

2、性能。將這兩種材料結合起來的nHA/BC復合材料的結構特征類似于骨骼中的生物磷灰石,不僅具有足夠的強度,還具有骨傳導功能,支持骨細胞在支架上的粘附和繁殖,是一種很有前景的骨組織工程納米復合支架材料。
　　 作為一種新型生物醫(yī)用材料,其生物相容性是首要考慮的問題。本文主要從體外和體內兩方面對組織工程用支架基體材料細菌纖維素(BC)及其復合材料納米羥基磷灰石/細菌纖維素(nHA/BC)進行了細胞相容性和組織相容性的研究。
　　

3、 我們首先提取大鼠骨髓間充質干細胞培養(yǎng)并誘導為成骨細胞以備進行后續(xù)體外試驗。體外試驗包括用MTT比色法檢測材料細胞毒性的試驗及采用流式細胞術(FCM)和電鏡評價材料的相容性試驗。采用MTT比色法進行體外細胞毒性試驗是用來檢測原始材料及不同時間點得到的纖維素酶降解殘留物的細胞毒性；采用流式細胞術和電鏡觀察方法評價材料的細胞相容性(兩種材料及其酶降解殘留物與細胞接觸后分別分析細胞周期比例的變化以及細胞超微結構的變化)。體內試驗是對這兩種材

4、料進行亞急性毒性試驗和骨植入試驗。亞急性毒性試驗是通過尾靜脈注射的方式進行,對大鼠尾靜脈連續(xù)注射這兩種材料的浸提液2周后處死解剖,主要觀察指標包括動物飼養(yǎng)期間體重變化、血液生化指標、臟器系數(shù)和臟器病理變化等；體內骨植入試驗是將材料植入新西蘭大白兔股骨干垢端缺損部位,觀察植入材料后的大白兔的大體情況,并對植入部位制作組織切片進行組織學觀察。
　　 本研究細胞毒性結果顯示BC和nHA/BC及其酶降解后的殘留物分別直接作用于L929細

5、胞和成骨細胞2天和4天后,細胞增值率均在80％以上,細胞毒性等級均在0-1級之間,表明無細胞毒性,且兩種細胞與材料作用后,RGR值具有差異性,成骨細胞作為靶細胞對材料的敏感性更高；BC和nHA/BC及其酶降解后的產物分別直接作用于L929細胞和成骨細胞后,細胞周期比例大部分均處于G0/G1期,表明細胞仍是正常的二倍體,未出現(xiàn)異倍體,材料無致瘤致癌性,并且細胞超微結構無明顯變化,從形態(tài)上分析基本上無凋亡細胞出現(xiàn),證明原始材料及酶解殘留物具

6、有較好的細胞相容性。另外,原材料及其降解產物作用于成骨細胞后,G0/G1期比例減少,而S期和G2/M期比例增加,表明材料能增加成骨細胞DNA的合成,促進成骨細胞分裂增殖,有利于成骨細胞的生長。將兩種原始材料浸提液經(jīng)尾靜脈連續(xù)14天注射入大鼠后,雌性大鼠的臟器系數(shù)和血液生化指標對材料浸提液的敏感性大于雄性大鼠；另外BC浸提液對大鼠腦系數(shù)、腎臟系數(shù)、中間細胞和白細胞數(shù)量的影響與對照組相比有統(tǒng)計學意義；而大鼠的臟器病理學檢測結果表明受兩種材料

7、浸提液作用后的大鼠臟器病理學未見明顯異常。表明BC和nHA/BC都沒有明顯的體內全身亞急性毒性；大白兔股骨干垢端植入材料后,其大體狀況良好,材料植入股骨1m后材料未見降解,組織學切片可見材料長入骨髓腔內,并見材料周圍有一團形包囊,包囊內有炎癥反應,包囊和股骨內側相鄰部位略有骨小梁增生,材料植入股骨干垢端3m和6m后材料有小部分降解,其中6m組的肉眼可見降解,其組織學切片未見明顯炎癥反應,且材料周圍有“骨樞”形成?？梢?植入時間越長,材料