掺入磷酸一钙和磷酸镁的静电纺丝聚乙烯醇纳米复合骨支架的物理化学性质与生物矿化行为研究

《Scientific Reports》：Bioactive phosphate-containing electrospun PVA nanofibers incorporating calcium phosphate and magnesium phosphate

　　

摘要

仿生骨支架是骨组织工程中的关键组件，尤其是那些具有固有生物活性特征的支架。本研究介绍了一种基于静电纺丝聚乙烯醇（PVA）纳米纤维基体、掺入磷酸镁（MgP）和磷酸一钙（MCP）的具有增强生物矿化潜力的纳米复合支架。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示，纳米粒子与PVA链之间形成了氢键和静电吸引等非共价相互作用，证实了其成功掺入。掺入0.5 w/v% MCP和MgP使平均纤维直径从PVA/表面活性剂体系的541 nm分别降低至284 nm和257 nm，同时纤维直径分布更加集中。将MCP或MgP浓度从0.5提高到1.5 w/v%导致纤维直径呈非线性变化，平均纤维直径先增大后减小。PVA与磷酸盐相之间强烈的分子间相互作用增强了复合支架的热稳定性，表现为最大降解速率温度从纯PVA的280°C分别提高至PVA/MCP的290°C和PVA/MgP的300°C。在37°C模拟体液（SBF）中浸泡21天后，扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）和X射线衍射（XRD）分析证实了两种复合体系均发生了显著的表面矿化和相变。PVA/MCP支架主要生成了类羟基磷灰石的磷酸钙，而PVA/MgP支架则表现出Newberyite和Bobierite相。结果表明，掺入MCP和MgP可以调控静电纺丝PVA纳米纤维的物理化学性质和生物矿化行为。