钽包覆聚乳酸纤维膜用于引导性骨再生

　　Mater. Sci. Eng. C：钽包覆聚乳酸纤维膜用于引导性骨再生
　　DOI:10.1016/j.msec.2020.111112 引导性骨再生（GBR）膜对于通过防御软组织的穿透来重建缺损骨组织是非常有必要的。聚乳酸（PLA）具有较高的机械强度和可生物降解性，因此其作为一种GBR膜受到了广泛的关注。但是，PLA的骨传导性差是一个主要问题。这项研究的目的是通过在纤维表面涂覆具有高度生物相容性的钽（Ta）来改善纤维、电纺、PLA引导的骨再生膜的骨传导性。通过在聚乳酸纤维周围溅射Ta离子，制备了电纺聚乳酸膜的Ta涂层。经Ta涂覆的PLA（Ta-PLA）膜保持随机排列的纤维结构，没有溅射引起的缺陷。Ta-PLA膜的化学成分表明Ta涂层已很好地沉积在PLA纤维上。尽管与裸PLA膜相比，Ta-PLA的机械强度有所降低，但由于其包覆结构，Ta涂层不易从单个PLA纤维表面剥离，这表明PLA纤维上的Ta涂层具有很高的机械稳定性。体外细胞试验表明，与裸PLA相比，Ta-PLA膜可显著促进成骨细胞的附着、增殖和分化。在体内动物试验中，Ta-PLA组的大部分颅盖骨缺损在六周内被新生骨覆盖，而裸PLA组中的缺损很少被覆盖。此外，Ta-PLA组的骨愈合程度与胶原膜上观察到的愈合程度相当，胶原膜是一种具有高度生物活性的材料。这些结果表明，Ta-PLA具有优异的骨传导性，特别适合用作引导性骨再生膜。
　　图1.两步合成Ta-PLA电纺膜的示意图。（A）PLA溶液的静电纺丝工艺，（B）通过直流溅射沉积将Ta涂覆到PLA膜上
　　图2.（A）裸PLA和（B）Ta-PLA电纺膜的SEM图像，以及（C）Ta-PLA纤维的横截面图像
　　图3.（A）裸PLA、（B）Ta-PLA电纺膜和（C）Ta 4f区的高分辨率XPS光谱
　　图4.（A）裸PLA和Ta-PLA膜的代表性应力-应变曲线和（B）DSC曲线（Tg：玻璃化转变温度，Tc：结晶温度，Tm：熔融温度）
　　图5.Ta-PLA电纺膜经（A）0％、（B）2％、（C）5％和（D）10％应变的拉伸试验后的SEM图像
　　图6.附着在（A）裸PLA、（B）Ta-PLA膜上的MC3T3-E1细胞的CLSM图像，（C）培养3天和6天后膜的细胞活力以及（D）培养14天后的ALP活性（*p<0.05，**p<0.005）
　　图7.植入6周后裸PLA膜和Ta-PLA膜治疗的颅骨缺损的Micro CT 3D图像（*p<0.05）
　　图8.在第6周，（A，C）裸PLA和（B，D）Ta-PLA组新生骨的Masson三色染色的组织学图像。新骨区域如图（E）所示，（A）和（B）中的红色方框区域分别在（C）和（D）中进一步放大。黑色和黄色箭头分别指示骨缺损和骨细胞的边缘。（*p<0.05）
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