论文部分内容阅读
[目的]跟腱缺损的修复一直是临床诊疗中的难点和热点之一,组织工程跟腱已成为替代传统移植修复方式的新方向。利用电流体3D打印技术(Electrohydrodynamic 3D printing)能构建具备可控纤维与良好孔隙支架的优势,本研究针对聚乙内酯(PCL)生物相容性差、降解较慢的特点,混合亲水共聚物Pluronic-F127改进打印墨水,构造出具备良好纤维孔隙及生物相容性的支架并结合细胞修复跟腱缺损,为未来临床组织工程跟腱的应用提供实验基础。[方法]使用质量体积比1%、3%、5%的Pluronic-F127与PCL共混,制备打印墨水,通过电流体3D打印技术制备支架,利用拉压力试验机测试其机械性能,计算杨氏模量,根据材料的水接触角评估其润湿性能,分别在体外酶降解前后进行电镜扫描对其表征,以判断该支架的纳微米级表面形态,并根据体外酶降解质量丢失占比计算对比各组支架的降解速率。在细胞实验中,将小鼠胚胎成纤维细胞C3H10T1/2种植于支架上,分别在第1、3、7天内进行CaAM/PI染色评估细胞活死,Edu染色评估细胞在支架上的数量及增殖率,F-actin染色评估细胞在不同支架上的运动迁移能力。制备免疫抑制的大鼠跟腱缺损模型,将完成细胞种植的支架移植于跟腱缺损处,分别于术后第2、4周处死大鼠后取样,从跟腱力学强度及组织HE染色评估该组织工程支架治疗跟腱缺损的疗效。[结果]将Pluronic-F127与PCL共混作为打印墨水,通过电流体3D打印技术可以完成可控纤维及孔径支架的制备,随着F127的含量增加,PCL的润湿性能提高,且降解速率加快,电镜下可以观察到有利于细胞黏附的海绵状孔隙结构,虽然其机械性能下降明显,但5%F127/PCL支架表现出较出色的润湿性能和降解速率,并且满足跟腱支架的基本力学需求。在细胞实验中,PCL和5%F127/PCL支架上细胞CaAM/PI染色结构显示细胞良好的存活率,Edu染色中显示加入F127使得黏附在支架上的细胞明显增多,相较于单纯PCL支架组差异具有统计学意义,表明F127使支架的细胞黏附性能获得显著改进;且F-actin染色提示5%F127/PCL支架组F-actin(+)面积占比明显增加,且有统计学意义。在大鼠的体内实验中,PCL与5%F127/PCL支架修复跟腱缺损在力学强度方面明显优于无支架方案;在HE染色结果中,组织工程支架使早期胶原纤维的排列较为有序,利于细胞外基质的沉积。外源成纤维细胞的加入为后期跟腱修复提供更为有利的条件。F127的加入使材料获得更优良的细胞黏附性能,2周时在细胞密度上就显现出明显优势。[结论]电流体3D打印能构建具备可控纤维及良好孔隙的组织工程支架。使用F127能改善PCL的亲水性能,提高其体外降解速率,虽然机械性能下降,但获得了较优异的微米级结构和纳米孔隙的组织工程支架。将胚胎成纤维细胞C3H10T1/2种植于支架上,5%F127占比的PCL支架有利于细胞的黏附和生长,且具备良好孔隙结构,表明该支架具备优良的生物相容性。将细胞和支架移植到跟腱缺损大鼠体内,该组织工程支架使跟腱胶原纤维排列更为有序,加入5%F127的PCL支架有利于胶原纤维积聚及排列。