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关节软骨是人体最容易受到损伤的组织之一,由于软骨组织内无血管,软骨层损伤的修复能力十分有限。组织工程通过将细胞-支架复合培养,构建软骨,以重建受损软骨的生理功能,因此,组织工程有望为临床修复关节软骨缺损提供一种新的治疗方法。支架材料是组织工程的基础之一,它不仅为活性细胞提供结构支撑,而且起模板作用,引导组织再生和控制组织结构。因此研发合适的支架材料成为软骨组织工程研究的重要课题。聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)是原核微生物合成的天然高分子共聚物,具有良好的生物相容性、生物可降解性、热稳定性和力学性能,因此作为支架材料广泛应用于组织工程领域。然而,PHBV亲水性较差,表面缺少细胞可识别的反应位点,不利于细胞的贴附、生长和增殖。材料表面修饰是提高材料生物学性能的有效方法。本研究采用亲水性的天然生物大分子γ-聚谷氨酸(poly(γ-glutamic acid),γ-PGA)和透明质酸(hyaluronic acid,HA)对PHBV材料表面进行改性修饰,从而提高PHBV材料的表面活性和生物相容性。本研究首先采用静电纺丝技术制备出次微米级的PHBV纤维支架,然后利用1,6-己二胺胺解在PHBV纤维支架材料表面引入自由胺基,并以此为反应活性位点将γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和透明质酸(HA)固定接枝在PHBV材料表面,分别制备出γ-PGA接枝改性的PHBV纤维支架和HA接枝改性的PHBV纤维支架。扫描电镜观察可知静电纺丝法制备的PHBV纤维支架表面平滑程度高,纤维直径分布较均匀;FTIR检测结果表明,1,6-己二胺改性、γ-PGA和HA接枝改性PHBV纤维支架材料均成功实现;茚三酮法测定结果表明PHBV表面胺基密度随胺解时间增加而增大,在胺解约50分钟时达到最大值;经天然生物大分子γ-PGA和HA接枝改性后,PHBV纤维直径略微提高,但无显著差异。视频光学水接触角测量表明,接枝γ-PGA和HA后,PHBV材料表面水接触角明显下降,说明亲水性明显改善;热机械分析测试证明经γ-PGA接枝改性的PHBV纤维支架材料的最终拉伸强度和杨氏模量有了显著提高。体外细胞培养结果表明,γ-PGA改性修饰的PHBV纤维支架可明显促进骨髓间充质干细胞贴附,HA接枝改性的PHBV纤维支架结构有利于软骨细胞贴附生长。Alamar Blue检测结果表明γ-PGA改性修饰的PHBV纤维支架显著促进干细胞的体外增殖;HA接枝改性的PHBV纤维支架可明显提高软骨细胞的增殖活性。综上所述,经天然生物活性大分子γ-PGA和HA表面改性修饰后,PHBV纤维支架的物理化学性质和生物相容性均有效提高,有望应用于软骨组织工程领域。