双效骨诱导性的有机-无机水凝胶的构建及其骨再生研究

摘要

目的·将有机药物与无机粒子相结合并赋予水凝胶以治疗功能,构建可以促进骨缺损再生的有机-无机双效骨诱导复合水凝胶。方法·制备同时负载有机药物维生素D3以及无机粒子磷酸钙纳米粒的脂质体(vitamin D_3&calcium phosphatenanoparticlesliposomes,VD_3&CaP-Lip),并通过动态光散射粒度分析仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、高效液相色谱仪对其粒径、电位、形态学以及体外释放特性进行观察;进一步将上述脂质体与甲基丙烯酸酐修饰的明胶(gelatin-methacrylic,GelMA)水凝胶相结合制备复合水凝胶(VD3&Ca P-Lip@Gel),并通过扫描电子显微镜、高效液相色谱仪、CCK-8试剂盒、细胞活/死染色、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活力测定、ALP染色、茜素红S染色、茜素红定量分析对该复合水凝胶的形态学、体外释放特性、体外矿化能力、细胞相容性、细胞黏附性以及体外促成骨能力进行观察。结果·成功构建了VD_3&Ca P-Lip@Gel水凝胶。体外释放结果显示,该复合水凝胶可在局部持续释放维生素D_3约17 d。形态学观察结果显示,该水凝胶有着良好的形态学特征,在模拟体液中可以促进体外生物矿化。细胞实验结果显示,该复合材料有着良好的细胞相容性以及细胞黏附性;相较于阴性对照组、阳性对照组以及GelMA组,其具备明显的体外促成骨分化能力。结论·所构建具有骨诱导性的有机-无机双效复合水凝胶可实现药物及纳米粒子的体外局部长期释放,可明显在体外促进成骨分化、加速骨再生过程。