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可注射性藻酸锶凝胶应用于骨组织工程的体外研究

涂以济  吴添龙  叶爱芳  徐浚怀  郭菲  程细高  
【摘要】:目的体外研究藻酸锶凝胶作为骨组织工程支架材料的应用潜力,为可注射骨组织工程支架材料的制备提供依据。方法制备2.0wt%藻酸钠溶液,分别与0.2 mol/L SrCl2及CaCl2胶凝液离子交联形成藻酸锶和藻酸钙凝胶,扫描电镜观察微观结构并测其压缩模量、溶胀率及降解率。采用全骨髓培养法分离培养兔BMSCs并鉴定,将第5代BMSCs分别接种于藻酸锶凝胶(实验组)和藻酸钙凝胶(对照组),观察其生长、黏附及增殖情况;两组凝胶来源的细胞成骨诱导后采用细胞化学法检测ALP活性,荧光定量RT-PCR检测成骨相关基因Osterix(OSX)、Ⅰ型胶原、Runx2 mRNA表达,茜素红染色、Von Kossa染色检测钙盐沉积情况,并设同法制备的藻酸钙凝胶来源的BMSCs作为空白对照组。结果藻酸锶与藻酸钙凝胶微观结构相似,均有均匀的孔隙结构;藻酸锶及藻酸钙凝胶压缩模量分别为(186.53±8.37)、(152.14±7.45)kPa,比较差异有统计学意义(t=6.853,P=0.002);溶胀率分别为14.32%±1.53%和15.25%±1.64%,比较差异无统计学意义(t=0.737,P=0.502);两种凝胶的体外降解性均较好,第20、25、30天藻酸锶凝胶的降解率明显低于藻酸钙凝胶(P0.05)。BMSCs于两组凝胶中1~4 d时呈悬浮生长,之后逐渐黏附生长并形成大量细胞集落。三维培养第21天,实验组细胞的DNA含量为(4.38±0.24)g,显著高于对照组的(3.25±0.21)g(t=8.108,P=0.001)。成骨诱导培养第12天,实验组ALP活性为(15.28±1.26)U/L,显著高于对照组的(12.07±1.12)U/L(P0.05)。实验组OSX、Ⅰ型胶原、Runx2 mRNA相对表达量均高于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。成骨诱导培养第21天,两组茜素红染色及Von Kossa染色均可见钙盐沉积,实验组的钙结节数量及磷酸盐沉积面积均显著高于对照组(P0.05)。结论藻酸锶凝胶具有优良的理化特性,对BMSCs增殖及成骨分化有显著促进作用,可作为可注射骨组织工程支架材料。

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