基于黄蓍胶、聚苯胺以及具有骨传导性的SiO2纳米颗粒作为支架的仿生导电抗菌水凝胶生物纳米复合材料，用于骨组织工程领域

《Scientific Reports》：Bioinspired conductive and antibacterial hydrogel bionanocomposite based on tragacanth gum, polyaniline and osteoconductive SiO2 nanoparticles as a scaffold for bone tissue engineering application

　　

摘要

组织工程作为一门跨学科领域，旨在替代、修复或改善受损或骨折的骨骼功能。由于水凝胶具备天然的生物及物理化学特性，因此被视作能够支持细胞黏附、增殖和分化的理想支架材料。本研究旨在开发一种用于骨骼组织工程的新型水凝胶生物纳米复合材料。首先通过斯托伯法合成二氧化硅纳米颗粒，随后用硅烷偶联剂对其进行改性。接着通过化学氧化聚合法制备黄蓍胶/聚苯胺复合材料，再在交联剂存在下与2-羟乙基甲基丙烯酸酯单体以及经甲基丙烯酸修饰的二氧化硅纳米颗粒共聚，从而得到TG/PANI-cl-PHEMA/SiO₂水凝胶生物纳米复合材料。研究评估了该材料的物理化学性质，包括膨胀行为、降解性、蛋白质吸附能力以及体外药物释放特性，同时还进行了血液相容性、抗菌活性、细胞相容性测试，以及通过MTT试验检测MG-63成骨细胞样细胞的增殖情况。所获得的支架具有清晰的多孔三维结构，其中分散着球形二氧化硅纳米颗粒。该支架的膨胀率适中（371.5?±?12.1%），并且具有依赖pH值的环丙沙星释放特性。与对照组（100?±?3.5%）相比，该支架所培养细胞的存活率更高（139?±?3.2%），这表明该支架具有促进细胞长期增殖的能力。最后，未来的研究应进一步探讨该支架在体内的性能及其长期功能性。