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聚多巴胺成骨生长肽功能化的纳米纤维支架的构建及其成骨性能研究
聚多巴胺成骨生长肽功能化的纳米纤维支架的构建及其成骨性能研究
摘要：
近年来，纳米纤维支架作为一种有潜力的骨组织工程材料，受到了广泛的关注。本研究旨在利用多巴胺反应在纳米纤维支架表面引入成骨生长肽，探究其对纤维支架成骨性能的影响。首先，使用电纺法制备出聚己内酯（PCL）纳米纤维支架。然后，通过多巴胺反应在支架表面引入成骨生长肽。利用扫描电镜对纳米纤维支架和成骨生长肽功能化后的支架进行形貌和表面性质的表征。进行细胞实验和骨生成实验评价功能化后纳米纤维支架的生物学性能。结果显示，纳米纤维支架的表面形成了均匀的成骨生长肽层，并且支架的孔径和孔隙率没有明显变化。细胞实验表明，成骨生长肽功能化的支架能够增强成骨细胞的黏附和增殖，并促进骨生成基因的表达。骨生成实验结果显示，功能化的纳米纤维支架在小鼠体内具有良好的成骨性能。
关键词：纳米纤维支架，成骨生长肽，电纺法，扫描电镜，细胞实验，骨生成实验
1.引言
骨组织工程是通过材料科学、细胞生物学和组织工程学等交叉学科的研究来修复和再生骨组织的学科。纳米纤维支架作为一种有潜力的骨组织工程材料，具有高比表面积、良好的孔隙结构和生物相容性，在组织工程和再生医学领域得到了广泛的应用。然而，目前的纳米纤维支架在骨生成方面的性能仍然有待提高。
成骨生长肽是一种具有促进骨细胞黏附、增殖和分化的小分子肽。将成骨生长肽引入纳米纤维支架表面，可以增强支架的成骨性能。多巴胺反应作为一种灵活、简便的表面修饰方法，在纳米纤维支架的功能化中得到了广泛的应用。
本研究旨在利用多巴胺反应将聚多巴胺和成骨生长肽共同引入纳米纤维支架表面，探究其对纳米纤维支架成骨性能的影响，并验证其在骨组织工程中的应用潜力。
2.材料与方法
2.1材料
本研究使用聚己内酯（PCL）作为纳米纤维支架的材料，并使用多巴胺和成骨生长肽作为功能化的物质。
2.2纳米纤维支架的制备
使用电纺法制备出PCL纳米纤维支架。将PCL溶解在氯仿和甲醇的混合溶剂中，得到5%（w/v）的PCL溶液。将溶液注入电纺器，通过高电压电场使溶液喷射成纤维，并在集收器上形成纳米纤维支架。调节电压、流量和距离等参数，得到理想的纳米纤维支架。
2.3多巴胺反应引入成骨生长肽
将纳米纤维支架浸泡在含有多巴胺的溶液中，在碱性条件下进行反应。随后将支架洗涤、干燥，得到多巴胺修饰的纳米纤维支架。将修饰的支架进一步浸泡在成骨生长肽溶液中，再次进行多巴胺反应，得到成骨生长肽功能化的纳米纤维支架。
2.4表征
使用扫描电镜（SEM）对纳米纤维支架和功能化支架进行形貌和表面性质的观察。通过比较纳米纤维支架和功能化支架的孔径和孔隙率，评价功能化对支架孔隙结构的影响。
2.5细胞实验
使用MG-63成骨细胞评价纳米纤维支架的细胞相容性和成骨性能。将纳米纤维支架和功能化支架分别放置在细胞培养板中，接种MG-63细胞，并进行细胞黏附和增殖实验。使用细胞活力检测和显微镜观察细胞的存活和增殖情况。
2.6骨生成实验
将纳米纤维支架和功能化支架植入小鼠的背部皮下组织，观察支架在体内的生物学性能和成骨情况。使用X射线拍摄和组织学染色对支架的成骨性能进行评价。
3.结果与讨论
通过SEM观察，发现纳米纤维支架的表面形成了均匀的成骨生长肽层，且支架的孔径和孔隙率没有明显变化。细胞实验结果表明，功能化的支架能够促进成骨细胞的黏附和增殖，并增强骨生成基因的表达。骨生成实验结果显示，功能化的纳米纤维支架在小鼠体内具有良好的成骨性能。
4.结论
本研究成功利用多巴胺反应将成骨生长肽功能化到纳米纤维支架表面，并评价了功能化支架的生物学性能。功能化的纳米纤维支架在细胞实验和骨生成实验中表现出良好的成骨性能，具有应用于骨组织工程的潜力。
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