负载rhBMP-2钙磷硅基活性骨修复材料的3D打印构建及生物学性能研究

作     者：李翠笛 陈芳萍 王金武 戴尅戎 刘昌胜 LI Cui-di;CHEN Fang-ping;WANG Jin-wu;DAI Ke-rong;LIU Chang-sheng

作者机构：华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237 华东理工大学教育部生物医学材料工程技术研究中心上海200237 华东理工大学教育部超细材料重点实验室上海200237 上海市骨科内植物重点实验室上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科200011 

基　　金：国家重大科学研究计划(2011CB013300 2012CB933604) 国家自然科学基金(81171707) 上海市卫生系统重要疾病联合攻关项目(2013ZYJB0501) 上海教委重点学科建设基金(J50206) 

出 版 物：《国际骨科学杂志》 (International Journal of Orthopaedics)

年 卷 期：2015年第36卷第3期

页      码：187-193页

摘      要：目的构建一种新型钙磷硅基活性骨修复材料,研究材料成分、孔道结构和是否负载生长因子对支架力学性能、细胞黏附性能和骨组织形成过程的影响。方法以磷酸钙骨水泥(CPC)、介孔硅酸钙(MCS)为原料,采用3D打印技术构建不同孔道结构的MCS/CPC复合支架,在扫描电子显微镜下观察支架内部孔道结构,通过万能力学试验机测试各组支架的最大抗压力学性能,用四甲基偶氮唑盐法测试各组支架的细胞黏附性能。建立大鼠颅骨原位缺损修复模型,在支架上负载重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)-2制备得到钙磷硅基活性多孔支架(MCS/CPC/rhBMP-2),考察CPC、MCS/CPC和MCS/CPC/rhBMP-2支架的组织相容性与成骨性能。结果采用3D打印技术能够实现对钙磷硅基骨修复支架内部孔道结构的可控制备。垂直孔设计大小为350μm的MCS/CPC支架具有适宜的孔隙率和抗压力学强度(分别为56.6%和9.8 MPa);细胞相容性良好,有利于细胞黏附。负载rhBMP-2可显著加快新生骨组织形成,植入MCS/CPC/rhBMP-2复合支架初期纤维组织即可在连通孔道中自由生长,在植入12周后,MCS/CPC/rhBMP-2支架新生骨面积明显高于CPC和MCS/CPC支架,且新生骨组织形成过程与颅骨膜内成骨过程相似,具有一定的仿生效应。结论采用3D打印法制备的MCS/CPC/rhBMP-2支架材料具有规则的连通孔道,力学性能良好,促进成骨效果优异,是理想的新型骨缺损修复材料。

主 题 词：骨修复材料 介孔材料 硅酸钙 3D打印 

学科分类：08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1673-7083.2015.03.006

馆 藏 号：203586837...