可降解磷酸钙涂层多孔锌支架复合富血小板血浆修复骨缺损的研究

【字体: 时间:2025年06月01日 来源:European Journal of Medical Research 2.8

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  为解决骨缺损修复难题,研究人员开展可降解磷酸钙(Ca-P)涂层多孔锌支架复合富血小板血浆(PRP)的研究。结果显示该复合支架具良好生物相容性,可促成骨分化与新骨形成,为骨缺损修复提供新策略。

  骨骼是人体的重要支撑结构,但创伤、感染、肿瘤切除等因素常导致骨缺损,严重影响患者生活质量。骨组织自身再生能力有限,传统的自体骨移植、异体骨移植等方法存在供骨不足、免疫排斥等问题,人工骨移植材料也面临生物降解性和生物相容性的挑战。因此,开发高效的骨缺损修复材料成为医学领域的迫切需求。在这样的背景下,内蒙古医科大学第二附属医院、巴彦淖尔医院等国内研究机构的研究人员开展了相关研究,旨在探索新型骨缺损修复材料。他们的研究成果发表在《European Journal of Medical Research》上,为骨缺损修复提供了新的思路和方法。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过热压烧结(HPS)技术制备 NaCl 模板,进而制得多孔锌支架;运用化学沉积策略在多孔锌支架表面制备磷酸钙(Ca-P)涂层;利用 Poloxamer 407 将稳定的富血小板血浆(PRP)与多孔锌支架复合,构建成可降解多孔支架 / PRP 复合支架。实验以兔桡骨缺损模型为研究对象,进行了体外和体内研究。

可降解多孔支架的制备与细胞相容性评价


通过热压烧结法制备的 NaCl 模板制得多孔锌支架,经化学沉积得到 Ca-P 涂层。MTT 法检测显示,Ca-P 涂层多孔锌支架提取物与对照组相比,L929 细胞活性无显著差异,证明该支架无明显细胞毒性,具有良好的生物相容性,为后续实验奠定了基础。

复合支架的体外成骨活性表征


制备 PRP 并与多孔锌支架通过 Poloxamer 407 复合,扫描电子显微镜观察显示,支架表面粗糙,有大量颗粒结构,孔隙内可见封装在 Poloxamer 407 中的 PRP。将兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)与复合支架共培养,碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红(ARS)染色结果表明,随着 PRP 浓度增加,ALP 染色加深,钙结节数量增多,说明复合支架能促进 BMSCs 的成骨分化和钙沉积,且呈剂量依赖性。基于此,选择高浓度 PRP(1:1)用于体内实验。

复合支架的体内骨整合与骨生长研究


ELISA 检测血清中成骨和破骨相关指标,结果显示,与单纯多孔支架组相比,多孔支架 / PRP 组的 PINP、OCN、OPN 水平显著升高,CTX-I 水平显著降低,表明复合支架能促进成骨分化,抑制骨吸收。荧光染色实验中,多孔支架 / PRP 组的茜素红和钙黄绿素荧光信号更强,定量分析显示其荧光面积比单纯多孔支架组高 40%,证实复合支架加速了钙沉积和成骨。亚甲蓝 - 酸性品红染色显示,复合支架组表面有深红色新骨组织形成,与荧光结果一致,表明其促骨整合效果显著。HE 染色显示各实验组肝、肾组织无明显病理变化,证明复合支架体内生物安全性高。Micro-CT 成像分析骨密度(BMD)、骨体积分数(BV/TV)等参数,结果显示 12 周时多孔支架 / PRP 组与单纯多孔支架组相比无显著差异,但较模型组有改善趋势,进一步说明复合支架对骨组织生长有促进作用。

研究结论表明,可降解多孔锌支架 / PRP 复合支架具有良好的生物相容性,无细胞毒性。体外实验证实其能促进兔 BMSCs 的成骨分化和钙沉积;体内实验显示其可增强碱性磷酸酶活性和基质矿化,刺激成骨相关基因表达,抑制破骨相关基因表达,促进骨组织向多孔支架生长和骨整合。该研究开发的复合支架为骨缺损修复提供了一种兼具生物相容性和促骨生成能力的新选择,在骨缺损修复领域具有广阔的应用前景。其结合可降解金属支架的力学支撑和 PRP 的生物活性因子释放优势,有望解决传统骨修复材料的不足,为临床骨缺损治疗带来新的突破。

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