【摘 要】
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目的和意义:研究新型光交联磷酸功能化壳聚糖-纳米颗粒复合水凝胶（CSMAP-SPS）理化性能、体外促钙磷盐沉积活性、体外骨细胞相容性及成骨活性。方法:首先对壳聚糖（Chitosan,简写为CS）进行甲基丙烯酸酐（MA）改性,并进一步对其进行磷酸化改性,得到磷酸功能化甲基丙烯酸化壳聚糖（CSMAP）。将不同含量（0.5、2.5、5和10 mg/mL）溶胶-凝胶法制备的硅酸磷酸徳（SPS,Sr5（PO
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目的和意义:研究新型光交联磷酸功能化壳聚糖-纳米颗粒复合水凝胶（CSMAP-SPS）理化性能、体外促钙磷盐沉积活性、体外骨细胞相容性及成骨活性。方法:首先对壳聚糖（Chitosan,简写为CS）进行甲基丙烯酸酐（MA）改性,并进一步对其进行磷酸化改性,得到磷酸功能化甲基丙烯酸化壳聚糖（CSMAP）。将不同含量（0.5、2.5、5和10 mg/mL）溶胶-凝胶法制备的硅酸磷酸徳（SPS,Sr5（PO4）2SiO4,简写SPS）生物活性纳米颗粒分散在CSMAP溶液中,并在一定引发剂、交联剂及紫外光下制备成复合水凝胶（CSMAP-SPS）。对制备的水凝胶进行一系列理化性能及生物功能性表征。利用数码相机及扫描电子显微镜（SEM）对水凝胶形貌进行表征;利用流变仪测定水凝胶的流变性能;在去离子水（DI water）中浸泡,测定水凝胶的抗膨胀行为;将水凝胶浸泡在磷酸盐缓冲溶液（PBS）中,浸泡不同时间后测定PBS溶液中活性离子浓度（Sr,P,Si）,得到活性离子释放曲线。将水凝胶浸泡在过饱和磷酸钙溶液中,研究其促钙磷盐沉积特性;将水凝胶与MC3T3-E1前成骨细胞共培养,利用钙黄绿素-AM/PI对细胞进行染色,并利用CCK-8定量测定细胞存活状态;水凝胶与MC3T3-E1细胞共培养7天和14天后,对细胞进行碱性磷酸酶（ALP）染色及测定ALP活性,培养21天后进行茜素红染色及定量分析,评价水凝胶促MC3T3-E1细胞促矿化性能。结果:1.SEM结果显示,水凝胶具有多孔结构,孔径大小约为1 50μm;面扫描能谱图显示,SPS纳米颗粒较均匀分布在水凝胶中。膨胀实验表明:随着复合SPS颗粒增加,水凝胶的体积变化减小。流变性能显示,水凝胶粘性模量G”均高于其弹性模量G’,表明水凝胶处于稳定固态凝胶状态,其中复合纳米颗粒水凝胶的粘性模量G”显著高于未复合纳米颗粒水凝胶的G”。应力-应变曲线结果显示,SPS纳米颗粒可显著增强水凝胶抗压强度及模量,其中SPS浓度为1Omg/mL的水凝胶具有最大的抗压强度及模量。浸泡实验表明,复合SPS纳米颗粒水凝胶均能释放生物活性离子,且随着纳米颗粒含量增加离子释放量增加。体外钙磷盐沉积实验表明,磷酸功能化水凝胶相比于无磷酸修饰水凝胶可显著促进体外钙磷盐沉积,复合SPS纳米颗粒后进一步促进钙磷盐沉积,沉积的钙磷盐主要是羟基磷灰石。体外细胞实验表明,水凝胶未表现出明显的细胞毒性;与骨细胞共培养7天,14天及21天后,复合SPS纳米颗粒水凝胶可显著促进骨细胞碱性磷酸表达及矿化的形成,其中SPS浓度为5mg/mL时效果最佳。结论:以上结果证实,水凝胶具有多孔结构,SPS纳米颗粒较均匀分布在复合水凝胶中。复合SPS纳米颗粒后可显著增强水凝胶抗压强度及模量,并在去离子水中表现出一定的抗膨胀性能。该复合水凝胶可促进体外钙磷盐沉积,对骨细胞不具有明显细胞毒性,复合SPS纳米颗粒后可显著促进MC3T3-E1前成骨细胞成骨分化。综上,SPS纳米颗粒可显著提高水凝胶力学强度及成骨活性,该水凝胶有望用于骨缺损修复。
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