富血小板纤维蛋白复合甲基丙烯酰化明胶水凝胶的促成骨性能

赵红霞; 孙政伟; 韩阳; 吴学超; 韩静

doi:10.12307/2025.227

摘要：背景:富血小板纤维蛋白具有制备简单、制作费用低、安全性高等诸多优势,目前已被广泛应用于口腔颌面外科骨缺损修复研究中,但存在降解速度太快、生长因子释放时间短等问题. 目的:将富血小板纤维蛋白负载于甲基丙烯酰化明胶水凝胶内,通过体内外实验分析其促成骨性能. 方法:①抽取新西兰大白兔静脉血,制备富血小板纤维蛋白.分别制备含0,0.05,0.075,0.1 g富血小板纤维蛋白的甲基丙烯酰化明胶水凝胶,分别记为GelMA、GelMA/PRF-0.05、GelMA/PRF-0.075、GelMA/PRF-0.1,表征水凝胶的微观形貌与体外缓释性能.②将4种水凝胶分别与MC3T3-E1细胞共培养,以单独培养的细胞为对照,检测细胞增殖活性;成骨诱导后,检测细胞碱性磷酸酶活性、矿化能力、成骨相关基因(骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2)mRNA与蛋白表达,ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白mRNA与蛋白表达.③取15只新西兰大白兔.在每只兔颅骨部分别制备4个直径8 mm的全层骨缺损,其中1处缺损不植入任何材料(空白对照组),另3处缺损分别植入GelMA水凝胶、富血小板纤维蛋白、GelMA/PRF-0.1水凝胶.术后4,8,12周,进行骨缺损部位Micro-CT扫描与骨组织形态观察. 结果与结论:①扫描电镜下可见4组水凝胶都具有蜂窝状的孔隙结构,并且随着水凝胶中富血小板纤维蛋白含量的增加,水凝胶的孔径轻微减小,但组间比较无明显差异;3组GelMA/PRF水凝胶均能以一定的速率释放转化生长因子β1与胰岛素样生长因子1,随着时间的延长,转化生长因子β1与胰岛素样生长因子1累计释放量显著增加.②CCK-8检测与活/死染色显示,3组GelMA/PRF水凝胶可促进MC3T3-E1细胞的增殖;碱性磷酸酶染色、茜素红染色及成骨基因检测结果显示,GelMA/PRF水凝胶可促进MC3T3-E1细胞的成骨分化,同时可抑制ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白的表达,并且呈现富血小板纤维蛋白含量依赖性.③Micro-CT扫描显示,GelMA/PRF-0.1水凝胶组兔骨缺损处骨矿物质密度与骨体积分数均高于其他3组(P<0.05);苏木精-伊红染色显示,相较于其他3组,GelMA/PRF-0.1水凝胶组兔骨缺损处新骨形成更快、更成熟.④结果表明,GelMA/PRF水凝胶在体内外均具有良好的促成骨性能,该作用可能与抑制ERK1/2-p38 MAPK通路蛋白表达有关.