负载木通皂苷D的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架修复骨缺损

背景:木通皂苷D具有促进成骨细胞的增殖与分化、提高成骨细胞活性与数量、促进基质钙化与骨痂生长等诸多作用,主要被用于治疗骨质疏松与促进骨折愈合,将其应用于骨缺损修复的研究较少见。目的:以纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架为载体,将包裹木通皂苷D的缓释微球负载于其中,观察其骨缺损修复作用。方法:采用W/O/W方法制作包裹木通皂苷D的缓释微球,采用冷冻干燥方法制备负载包裹木通皂苷D缓释微球的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架(以下简称缓释支架)与单纯的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架(以下简称空白支架),检测缓释微球与缓释支架的体外释药能力。将小鼠来源前成骨细胞MC3T3-E1分别接种于两种支架上,以单独培养的细胞为对照,分析细胞的黏附、增殖与分化情况。在24只成年新西兰大白兔双侧桡骨中段制造1.5 cm的骨缺损,分别植入空白支架与缓释支架,术后4,12周时进行大体观察、Micro-CT扫描影像学检查及组织学观察。结果与结论:(1)包裹木通皂苷D的缓释微球与缓释支架均具有缓释作用,其中缓释支架的药物释放速率更加平稳、持久;(2)CCK-8实验显示,缓释支架上的细胞增殖速率快于空白支架、对照组(P <0.05);扫描电镜下可见,小鼠来源前成骨细胞MC3T3-E1覆盖在两组支架表面,其中缓释支架上的细胞数量要多于空白支架;(3)培养7,14 d时,缓释支架组的碱性磷酸酶活性、Runx2 mRNA表达高于空白支架组(P <0.05);培养第21天时,缓释支架组的骨桥蛋白、骨钙素蛋白表达量高于空白支架组(P <0.05);(4)影像学检查与组织学观察结果显示,术后4周时,缓释支架组材料周围可见大量的新生骨,其新生骨量明显多于空白支架组;术后12周时,缓释支架内部也可见大量的新生骨长入,空白支架内部仅见少量的新生骨长入,并且缓释支架组的材料残余明显少于空白支架组(P <0.05);(5)结果表明,负载木通皂苷D缓释微球的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架可提升体外成骨细胞的黏附、增殖与分化能力,提升纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的体内骨诱导能力。