骨组织工程的有效设计需要选择合适的仿生天然或合成材料以及可扩展的制备技术。在这项研究中,使用聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)和淀粉(5-15wt%)作为生物大分子,通过静电纺丝法制备了新型仿生支架。该电纺支架的SEM结果显示无珠纳米纤维和具有高度互连孔的三维均匀结构。FTIR和拉曼光谱结果表明两种聚合物之间存在氢键。当淀粉添加量达到10wt%时,支架的拉伸强度从3.05提高至15.54MPa。淀粉的存在改善了支架的体外降解和亲水性。与PHB和对照样品相比,PHB-淀粉支架中MG-63细胞的活性和增殖以及碱性磷酸酶(ALP)活性显著增加。茜素红染色证实了MG-63细胞的矿化和钙沉积。综上所述,PHB/淀粉电纺支架是骨组织工程应用的良好候选材料。
图1.淀粉颗粒的结构示意图
图2.放大500、2000、5000和10,000倍的SEM图像以及直方图:(A)PHB,(B)PHB-5 S,(C)PHB-10 S,(D)PHB-15 S
图3.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S电纺支架的ATR-FTIR光谱与放大图
图4.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S电纺支架的拉曼光谱与放大图
图5.淀粉粉末、PHB和PHB-10 S电纺支架的XRD图
图6.PHB和PHB-10 S电纺支架的TGA(A)和DTG(B)
图7.PHB和PHB-10 S电纺支架的DSC曲线
图8.电纺支架的接触角(*p<0.05)
图9.支架的应力-应变曲线
图10.PHB和PHB-10 S支架在PBS中浸泡100天内的剩余重量趋势(A),培养介质的pH值(B)(统计学显著性*p<0.05)
图11.初纺PHB-10 S支架的ATR-FTIR光谱及其100天的降解情况
图12.PHB-10 S支架降解100天后的SEM图像:(A)放大倍数1000×,(B)放大倍数5000×
图13.基于MTT分析测定第1、3和7天MG-63细胞在PHB、PHB-10 S支架和对照样品上的存活率。(统计学差异*p<0.05)
图14.第1天和第7天接种在(A)PHB和(B)PHB-10 S电纺支架上的MG-63细胞的SEM图像
图15.第7、14和21天PHB、PHB-10 S支架和对照样品的ALP分泌(统计学差异*p<0.05)
图16.倒置光显微图像显示第7、14和21天(A)PHB,(B)PHB-10 S支架和(C)对照样品上MG-63细胞的茜素红S染色
图17.第14天PHB、PHB-10 S支架和对照样品上钙沉积的定量分析(统计学差异***P<0.001)