骨組織工程的有效設計需要選擇合適的仿生天然或合成材料以及可擴展的制備技術。在這項研究中,使用聚(3-羥基丁酸酯)(PHB)和淀粉(5-15wt%)作為生物大分子,通過靜電紡絲法制備了新型仿生支架。該電紡支架的SEM結果顯示無珠納米纖維和具有高度互連孔的三維均勻結構。FTIR和拉曼光譜結果表明兩種聚合物之間存在氫鍵。當淀粉添加量達到10wt%時,支架的拉伸強度從3.05提高至15.54MPa。淀粉的存在改善了支架的體外降解和親水性。與PHB和對照樣品相比,PHB-淀粉支架中MG-63細胞的活性和增殖以及堿性磷酸酶(ALP)活性顯著增加。茜素紅染色證實了MG-63細胞的礦化和鈣沉積。綜上所述,PHB/淀粉電紡支架是骨組織工程應用的良好候選材料。
圖1.淀粉顆粒的結構示意圖
圖2.放大500、2000、5000和10,000倍的SEM圖像以及直方圖:(A)PHB,(B)PHB-5 S,(C)PHB-10 S,(D)PHB-15 S
圖3.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S電紡支架的ATR-FTIR光譜與放大圖
圖4.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S電紡支架的拉曼光譜與放大圖
圖5.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S電紡支架的XRD圖
圖6.PHB和PHB-10 S電紡支架的TGA(A)和DTG(B)
圖7.PHB和PHB-10 S電紡支架的DSC曲線
圖8.電紡支架的接觸角(*p<0.05)
圖9.支架的應力-應變曲線
圖10.PHB和PHB-10 S支架在PBS中浸泡100天內的剩余重量趨勢(A),培養介質的pH值(B)(統計學顯著性*p<0.05)
圖11.初紡PHB-10 S支架的ATR-FTIR光譜及其100天的降解情況
圖12.PHB-10 S支架降解100天后的SEM圖像:(A)放大倍數1000×,(B)放大倍數5000×
圖13.基于MTT分析測定第1、3和7天MG-63細胞在PHB、PHB-10 S支架和對照樣品上的存活率。(統計學差異*p<0.05)
圖14.第1天和第7天接種在(A)PHB和(B)PHB-10 S電紡支架上的MG-63細胞的SEM圖像
圖15.第7、14和21天PHB、PHB-10 S支架和對照樣品的ALP分泌(統計學差異*p<0.05)
圖16.倒置光顯微圖像顯示第7、14和21天(A)PHB,(B)PHB-10 S支架和(C)對照樣品上MG-63細胞的茜素紅S染色
圖17.第14天PHB、PHB-10 S支架和對照樣品上鈣沉積的定量分析(統計學差異***P<0.001)