抗菌性PCL/PLGA/HA/MgO NPs复合支架在骨缺损修复中的应用研究

为解决骨缺损修复中细菌感染难题，兰州大学口腔医学院研究人员通过熔融共混和喷涂技术构建了PCL/PLGA/HA/MgO NPs复合支架。该支架兼具抗菌活性（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制率>90%）和促成骨能力（兔颅骨缺损修复12周新生骨密度提升37.2%），为感染性骨缺损提供了新型治疗策略。

　　

骨缺损修复一直是临床面临的重大挑战，而细菌感染更是导致修复失败的主要原因。传统自体骨移植存在供体有限、免疫排斥等问题，合成材料又往往缺乏抗菌功能。在这个背景下，如何开发兼具生物相容性、力学支撑性和抗菌性能的骨修复材料成为研究热点。

兰州大学口腔医学院的研究团队在《Materials Today Communications》发表论文，创新性地将镁氧化物纳米颗粒(MgO NPs)与聚己内酯(PCL)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和羟基磷灰石(HA)复合，通过熔融共混和喷涂技术构建了三维多孔支架。研究采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料特性，通过体外抗菌实验（抑菌圈法和抗菌率测定）和体内兔颅骨缺损模型评估其抗菌及成骨效果。

3.1 支架形貌表征
SEM显示所有组别支架均呈现三维连通多孔结构（孔隙率76.9±1.1%），MgO NPs呈棒状/球形均匀分布在支架表面，EDS证实镁元素含量随浓度梯度递增。

3.2 理化性能
XRD在2θ=42.96°处出现MgO特征峰；XPS显示7.5%组表面空位氧含量达65.4%；压缩测试表明7.5%组抗压强度提升至45.83±0.29 MPa，满足松质骨力学需求（0.02-0.5 GPa）。

3.3 生物相容性
CCK-8检测显示BMSCs在支架上增殖良好，7天吸光度值较第1天增长3倍；活死染色显示存活率>95%，SEM观察到细胞呈长梭形紧密贴附于孔隙内。

3.4 抗菌效果
7.5%组对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别达14.3±0.5 mm和16.8±0.7 mm，抗菌率>99%，XPS证实其抗菌机制与空位氧介导的活性氧(ROS)产生相关。

3.5 成骨性能
体外ALP活性检测显示各组ALP表达无显著差异；但体内实验显示12周时7.5%组OCN阳性表达面积较对照组提高2.3倍，H&E染色显示新生骨密度显著增加。

讨论与结论
该研究创新点在于通过喷涂技术实现MgO NPs的精准负载，解决了传统共混法纳米颗粒易团聚的难题。空位氧介导的抗菌机制和HA协同促成的"抗菌-成骨"双功能设计，为感染性骨缺损修复提供了新思路。值得注意的是，7.5%组在体内表现出更优的成骨效果，提示适当提高MgO NPs浓度可优化修复微环境。未来研究可进一步探索Mg²⁺缓释对血管生成的促进作用，并优化喷涂工艺以平衡孔隙率与纳米颗粒负载量。