《Polymer Degradation and Stability》：Fish scale-derived hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate incorporated in polyhydroxybutyrate microparticles via in-situ biopolymer blend for bone graft application with comparative life cycle assessment
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本研究合成并对比了PHB/β-TCP与鱼鳞来源及商业羟基磷灰石复合材料的表面形貌、细胞迁移、骨诱导能力及生命周期评估，发现鱼鳞来源HA在细胞活性、骨再生及环保性方面更具优势。
沃拉迪·皮查奥克里特（Woradej Pichaiaukrit）|阿努昌·帕纳克西里（Anuchan Panaksri）|塔纳多尔·塔纳科恩克里恩克拉伊（Thanadol Thanakornkriengkrai）|塔拉努奇·潘通（Taranuch Panthong）|普林·尼拉旺（Purin Neerawong）|帕辛·昆查林（Pasin Kuncharin）|萨尼·布尼亚古尔（Sani Boonyagul）|提拉帕特·查纳穆昂康（Theerapat Chanamuangkon）|苏蒂·旺图埃（Sutee Wangtueai）|努塔波尔·塔纳昌桑（Nuttapol Tanadchangsaeng）
泰国攀武他尼府兰实大学（Rangsit University）牙医学院，邮编12000。
摘要
聚羟基丁酸酯（PHB）是一种可生物降解的聚合物，由多种细菌菌株（如Ralstonia eutropha）产生。由于其可生物降解性、生物相容性和无致癌性，PHB及其衍生物和混合物在生物医学研究中受到了广泛关注。然而，PHB表面无法形成磷灰石层，因此需要添加无机元素，如羟基磷灰石（HA）和β-三钙磷酸盐（β-TCP）。在生理条件下，β-三钙磷酸盐是一种溶解度较低的稳定钙磷酸盐。由于其优异的生物活性和骨传导性，羟基磷灰石在生物医学应用中备受重视。β-三钙磷酸盐也是一种极具吸引力的骨移植材料。本研究旨在合成并分析PHB、β-三钙磷酸盐和鱼鳞衍生物（REPH4T16-Scale）组成的生物聚合物混合物与PHB、β-三钙磷酸盐和商业羟基磷灰石（REPH4T16-Sigma）（重量比为80:16:4）混合物的表面形态、均匀性、粒径、细胞迁移情况、骨诱导能力及生命周期。表面形态分析显示颗粒具有不同的大小和形状，钙磷原子比（Ca/P）约为1.58。REPH4T16-Scale和REPH4T16-Sigma的Zeta电位分别为-17.49 ± 2.11 mV和-35.65 ± 2.48 mV。REPH4T16-Scale的粒径为439.69 ± 350.78 μM，大于另一种混合物。此外，REPH4T16-Scale在细胞迁移、碱性磷酸酶活性和茜素红染色方面表现优于REPH4T16-Sigma。生命周期评估表明，与商业合成羟基磷灰石相比，鱼鳞衍生的羟基磷灰石对环境的影响显著较小，尤其是在全球变暖潜力、不可再生能源消耗和矿产资源消耗方面。总之，PHB微粒与β-三钙磷酸盐和鱼鳞衍生物羟基磷灰石的混合物表现出更好的细胞活力、迁移能力和骨诱导效果，显示出作为可持续且有效的骨再生生物材料的潜力。
章节摘录
引言
所谓聚羟基丁酸酯（PHB）是一种可生物降解的材料，可由多种细菌（包括Bacillus megaterium和Ralstonia eutropha）自发合成。由于其可生物降解性、生物相容性和无致癌性，PHB及其衍生物和混合物在生物医学研究中受到关注，应用于可吸收缝线[[1], [2], [3], [4]]、伤口敷料[5,6]、靶向药物输送系统[[7], [8], [9]]以及骨组织等领域。
材料
鱼鳞衍生的羟基磷灰石（HA）的提取和纯化方法参考了我们之前的研究，最佳酸水解条件为使用5% HCl处理60分钟[16]。β-三钙磷酸盐（β-TCP）、羟基磷灰石（HA）、二甲基亚砜（DMSO）、营养液、氢氧化钠、MTT溶液、茜素红溶液、1X RIPA缓冲液、Complete?蛋白酶抑制剂混合物、十六烷基吡啶氯化物溶液和磷酸钠缓冲液均从相应供应商处购买。SEM-EDS（扫描电子显微镜-能量色散光谱）分析
图2显示了REPH4T16-Scale组和REPH4T16-Sigma组在10,000倍放大下的SEM图像。两种混合物的颗粒均具有不同的大小和形状；不过如图2(b)所示，REPH4T16-Sigma组的均匀性更好。两种复合材料表面均含有PHB、羟基磷灰石和β-三钙磷酸盐。REPH4T16-Sigma组的生物陶瓷颗粒更为明显，而REPH4T16-Scale组也含有羟基磷灰石。
结论
本研究成功合成了PHB微粒与β-三钙磷酸盐及鱼鳞衍生羟基磷灰石的原位生物聚合物复合材料。与商业羟基磷灰石混合物相比，该复合材料在悬浮液中的颗粒稳定性更高、均匀性更好。含有鱼鳞衍生羟基磷灰石的复合材料促进了细胞活力和迁移，并表现出骨诱导作用。细胞毒性降低及骨再生能力提升的结果进一步证明了该复合材料的优势。
作者贡献
沃拉迪·皮查奥克里特（Woradej Pichaiaukrit）：概念构思、方法设计、实验实施、资源协调、监督指导、数据验证、初稿撰写及修订。阿努昌·帕纳克西里（Anuchan Panaksri）：方法设计、实验实施、数据整理、验证、初稿撰写及修订。塔纳多尔·塔纳科恩克里恩克拉伊（Thanadol Thanakornkriengkrai）：方法设计、实验实施、数据可视化、初稿撰写。塔拉努奇·潘通（Taranuch Panthong）：方法设计、实验实施、数据可视化。普林·尼拉旺（Purin Neerawong）：方法设计、实验实施。
作者贡献声明
沃拉迪·皮查奥克里特（Woradej Pichaiaukrit）：修订稿撰写、初稿撰写、数据验证、监督指导、资源协调、方法设计、概念构思。阿努昌·帕纳克西里（Anuchan Panaksri）：修订稿撰写、初稿撰写、数据验证、方法设计、实验实施。塔纳多尔·塔纳科恩克里恩克拉伊（Thanadol Thanakornkriengkrai）：初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验实施。塔拉努奇·潘通（Taranuch Panthong）：数据可视化、方法设计。普林·尼拉旺（Purin Neerawong）：数据可视化、方法设计。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本项目由泰国国家研究委员会（NRCT）资助。该研究还得到了兰实大学基础基金2025计划（合同编号：FF68/01-2567）的支持。同时感谢泰国国家研究委员会（NRCT）（旗舰项目2563，项目编号：7147）的研究支持。
