富血小板纤维蛋白复合甲基丙烯酰化明胶水凝胶的促成骨性能

作     者：赵红霞 孙政伟 韩阳 吴学超 韩静 

作者机构：沈阳药科大学制药工程学院 山东大学制药工程 沈阳药科大学中药学院 沈阳药科大学功能食品与葡萄酒学院 华中农业大学生命科学与技术学院 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：辽宁省自然科学基金计划项目“博士启动基金”(2022-BS-154) 项目负责人：韩阳 

主　　题：骨损伤 富血小板纤维蛋白 甲基丙烯酰化明胶 水凝胶 颅骨缺损 

摘      要：背景：富血小板纤维蛋白具有制备简单、制作费用低、安全性高等诸多优势，目前已被广泛应用于口腔颌面外科骨缺损修复研究中，但存在降解速度太快、生长因子释放时间短等问题。目的：将富血小板纤维蛋白负载于甲基丙烯酰化明胶水凝胶内，通过体内外实验分析其促成骨性能。方法：(1)抽取新西兰大白兔静脉血，制备富血小板纤维蛋白。分别制备含0,0.05,0.075,0.1 g富血小板纤维蛋白的甲基丙烯酰化明胶水凝胶，分别记为GelMA、GelMA/PRF-0.05、GelMA/PRF-0.075、GelMA/PRF-0.1，表征水凝胶的微观形貌与体外缓释性能。(2)将4种水凝胶分别与MC3T3-E1细胞共培养，以单独培养的细胞为对照，检测细胞增殖活性；成骨诱导后，检测细胞碱性磷酸酶活性、矿化能力、成骨相关基因(骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2)mRNA与蛋白表达，ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白mRNA与蛋白表达。(3)取15只新西兰大白兔。在每只兔颅骨部分别制备4个直径8 mm的全层骨缺损，其中1处缺损不植入任何材料(空白对照组)，另3处缺损分别植入GelMA水凝胶、富血小板纤维蛋白、GelMA/PRF-0.1水凝胶。术后4,8,12周，进行骨缺损部位Micro-CT扫描与骨组织形态观察。结果与结论：(1)扫描电镜下可见4组水凝胶都具有蜂窝状的孔隙结构，并且随着水凝胶中富血小板纤维蛋白含量的增加，水凝胶的孔径轻微减小，但组间比较无明显差异；3组GelMA/PRF水凝胶均能以一定的速率释放转化生长因子β1与胰岛素样生长因子1，随着时间的延长，转化生长因子β1与胰岛素样生长因子1累计释放量显著增加。(2)CCK-8检测与活/死染色显示，3组GelMA/PRF水凝胶可促进MC3T3-E1细胞的增殖；碱性磷酸酶染色、茜素红染色及成骨基因检测结果显示，GelMA/PRF水凝胶可促进MC3T3-E1细胞的成骨分化，同时可抑制ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白的表达，并且呈现富血小板纤维蛋白含量依赖性。(3)Micro-CT扫描显示，GelMA/PRF-0.1水凝胶组大鼠骨缺损处骨矿物质密度与骨体积分数均高于其他3组(P 0.05)；苏木精-伊红染色显示，相较于其他3组，GelMA/PRF-0.1水凝胶组大鼠骨缺损处新骨形成更快、更成熟。(4)结果表明，GelMA/PRF水凝胶在体内外均具有良好的促成骨性能，该作用可能与抑制ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白表达有关。