可注射硅橡胶/聚乙烯醇水凝胶复合材料的表征、降解与生物相容性研究及其在髓核替代中的应用

本研究针对椎间盘切除术后的结构缺损问题，开发了一种由硅橡胶(SR)和聚乙烯醇(PVA)水凝胶构成的可注射生物材料。通过调控PVA含量(10-45 wt%)，研究人员成功制备出具有适宜孔隙率(最高43.98%)、力学性能(压缩强度0.58-0.96 MPa)和显著改善细胞活性(从纯SR的9.57%提升至54.9%)的复合材料，为恢复椎间盘功能提供了创新解决方案。

　　

慢性腰痛困扰着全球约85%的人群，其中40%与椎间盘退变(IDD)直接相关。作为脊柱的"减震器"，椎间盘由髓核(NP)、纤维环(AF)和软骨终板(CEP)构成，而微创椎间盘切除术虽能缓解神经压迫，却会留下结构空腔，加速邻近节段退变。这一临床困境催生了髓核替代材料的研发需求。来自Sepuluh Nopember Institute of Technology的研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表创新成果，通过将硅橡胶(SR)与交联聚乙烯醇(PVA)水凝胶复合，开发出兼具力学适配性和生物活性的可注射材料。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析材料化学结构，通过孔隙率测定、接触角测试评估亲水性，利用万能试验机检测压缩性能(0.23-0.30 MPa杨氏模量)，并采用BHK21成纤维细胞进行生物相容性评价。降解实验在磷酸盐缓冲液(PBS)中持续4周，同时考察了不同PVA含量(10-45 wt%)对材料性能的影响。

【INTRODUCTION】
椎间盘退变是脊柱疾病的核心病理环节，30-50岁人群发病率最高。现有髓核替代材料面临力学失配、生物活性不足等挑战。本研究创新性地将弹性体SR与亲水性PVA复合，旨在模拟天然NP的力学特性(0.1-0.3 MPa模量)并改善细胞微环境。

【MATERIALS AND METHOD】
采用完全醇解PVA(Mw=60,000)与戊二醛(GA)交联，按10:1比例制备水凝胶后与SR共混。通过调控PVA含量获得系列复合材料，系统表征其理化性质与生物学行为。

【RESULT AND DISCUSSION】
FTIR证实SR与PVA为物理共混而非化学键合。随PVA含量增加，材料孔隙率从0.159%(纯SR)升至43.98%，水接触角降低显示亲水性增强。力学测试显示所有配方均处于天然NP力学范围内(0.58-0.96 MPa压缩强度)。细胞实验揭示SR/PVA-45组细胞活性达54.9%，显著优于纯SR(9.57%)。降解实验显示45%PVA组4周失重8.08%，呈现可控降解特性。

【CONCLUSION】
该研究成功开发出具有分级孔隙结构、适宜力学性能和显著生物相容性改善的SR/PVA复合材料。其可注射特性允许精准填充不规则切除腔隙，45%PVA配方展现最佳综合性能，为椎间盘修复提供了兼具结构支撑与生物活性的新型解决方案，有望延缓术后继发退变进程。