J. Mater. Sci. Mater. Med.：優化微羥基磷灰石增強聚乳酸電紡支架用于骨組織工程

DOI:10.1007/s10856-020-06376-8

HA礦化復合電紡支架由于具有模擬天然骨細胞外基質形態特征和化學成分的能力而被引入用于骨骼再生。與納米級HA相比，由于其較低的比表面積，其生物活性降低，因此在靜電紡絲中通常避免使用微米級HA。然而，納米顆粒的高表面積提供了非常高的表面能，導致顆粒團聚。因此，與填料含量較高的微粒相比，納米顆粒聚集導致機械過早失效的概率更高。在這項工作中，研究了兩種微米級羥基磷灰石在不同含量PLA作用下靜電紡絲的方法，即噴霧干燥HA（HA1）和燒結HA（HA2）顆粒，除了機械性能和生物活性外，還探究了聚合物濃度、填料類型和填料濃度對支架形態的影響。SEM結果表明，兩種HA摻入量對15和20wt%PLA纖維的纖維直徑和表面粗糙度均有顯著影響。浸入模擬體液（SBF）中的HA1和HA2填充支架的磷灰石沉淀速率相似，但是，受纖維直徑和纖維表面上HA顆粒的影響。由于HA2在PLA基質中的分散性增強和PLA/HA2界面上的空洞減少，HA2填充支架在14天內的體外降解速率低于HA1填充支架。最后，增加填料的表面積導致了增強的熱穩定性，因為減少了聚合物的熱降解。

圖1.a，b無填料、c，d含20%HA1和e，f 20%HA2的電紡a，c，e 15和b，d，f 20%PLA的SEM圖像（標記條=100μm）

圖2.浸入SBF中28天后，a，b無填料、c，d含20%HA1和e，f 20%HA2的電紡a，c，e 15和b，d，f 20%PLA的SEM圖像（標記條=100μm）

圖3.浸入SBF中28天后，對a含10%HA2的電紡15%PLA、b含10%HA1的電紡15%PLA、c含10%HA1的電紡20%PLA以及d含10%HA2的電紡20%PLA支架的高倍放大SEM圖像，顯示在纖維表面上形成了HCA（標記條a，c=10μm，b，d=5μm）

圖4.15%PLA樣品和不含填料或含10或20%HA1或HA2的20%PLA樣品浸入SBF中28天的吸水率（a，b）和失重（c，d）

圖5.浸入SBF中14天前后a 15%PLA和b 不含填料或含10%或20%HA1或HA2的20%PLA樣品的楊氏模量。（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001）

圖6.浸入SBF中14天前后a 15%PLA和b 不含填料或含10%或20%HA1或HA2的20%PLA樣品的UTS值。（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001）

圖7.浸入SBF中28天前后，無填料的15%PLA支架以及填充有a HA1和b HA2的支架的TGA曲線

圖8.浸入SBF中28天前后，無填料的20%PLA支架以及填充有a HA1和b HA2的支架的TGA曲線

圖9.a含10%HA1的20%PLA和b含20%HA1的15%PLA支架的SEM圖，顯示了纖維表面的納米孔結構和纖維內部的HA顆粒（標記條a=5 μm，b=2 μm）