【摘 要】
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背景颅颌面骨缺损修复是提升患者生活质量的迫切需要。高密度聚乙烯（High density poyethylene,HDPE）具备良好的生物相容性和不可降解性,广泛应用于颅颌面骨缺损的长期植入,然其成型方式及表面活性仍需进一步改进。目的通过3D打印HDPE支架,运用聚多巴胺（Polydopamine,PDA）结合羟基磷灰石（Hydroxyapatite,HA）和血管内皮生长因子（Vascular e
【基金项目】
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2019国家自然科学基金（NO.31972915）；
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背景颅颌面骨缺损修复是提升患者生活质量的迫切需要。高密度聚乙烯（High density poyethylene,HDPE）具备良好的生物相容性和不可降解性,广泛应用于颅颌面骨缺损的长期植入,然其成型方式及表面活性仍需进一步改进。目的通过3D打印HDPE支架,运用聚多巴胺（Polydopamine,PDA）结合羟基磷灰石（Hydroxyapatite,HA）和血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor,VEGF）的表面修饰方法对HDPE基体材料进行优化,并探索优化后支架的生物活性及骨组织整合能力。方法1.通过挤出式3D打印技术制备HDPE支架。通过去溶剂法制备负载VEGF的纳米粒。将HDPE支架依次浸入多巴胺溶液、模拟体液、VEGF纳米粒重悬液中,在支架表面进行PDA、HA、VEGF修饰,分别为HDPE/PDA支架、HDPE/PDA/HA支架、HDPE/PDA/HA/VEGF支架。对制备的VEGF纳米粒及支架进行表征检测。2.采用MC3T3-E1细胞、HUVEC细胞评估表面修饰支架的体外促成骨活性。通过Live/Dead染色、Alamar Blue染色评估表面修饰对MC3T3-E1细胞、HUVEC细胞黏附、增殖的影响。通过碱性磷酸酶（Alkalinephosphatase,ALP）、茜素红染色评估表面修饰对MC3T3-E1细胞早期成骨分化能力的影响。3.采用新西兰大白兔颅骨缺损模型进一步评估表面修饰支架的体内促成骨效果。建立新西兰大白兔颅骨缺损模型,随机置入无支架植入组、HDPE组、HDPE/PDA/HA组、HDPE/PDA/HA/VEGF组。获取8周、12周颅骨标本,通过Micro-CT评估表面修饰支架的成骨能力,通过组织学染色评估表面修饰支架的骨整合能力。结果1.通过挤出式3D打印技术制备出与模型结构一致的HDPE支架。修饰后支架表面颜色发生改变,大体结构未发生明显改变,微观形貌粗糙度明显增加。修饰后支架表面水接触角明显减少,修饰前后支架压缩模量无明显改变。2.体外细胞实验结果显示,4组支架表面均未见明显死细胞,修饰后支架表面MC3T3-E1细胞、HUVEC细胞黏附量均增多。在1 d、3 d、5 d时间点,修饰后支架表面MC3T3-E1细胞、HUVEC细胞数量均明显增多。修饰后支架表面MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性明显增高,茜素红染色颜色加深、面积增大。3.Micro-CT数据重建及定量分析结果显示,与HDPE支架相比,修饰后支架缺损植入处新骨形成较多,骨体积分数、骨密度明显增加,但12周时缺损仍未完全修复。组织学染色结果显示,与HDPE支架组相比,修饰后支架缺损植入处新骨组织形成较多,且与宿主骨组织的间距明显缩短。结论通过挤出式3D打印技术制备出与设计结构一致的HDPE多孔支架,成功运用PDA结合HA和VEGF表面修饰方法对HDPE基体材料进行优化,优化后支架促进了体外MC3T3-E1细胞、HUVEC细胞的黏附、增殖和MC3T3-E1细胞的早期成骨分化,促进了体内新骨形成及支架与宿主骨组织的整合能力。
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