馬 倩， 王 可， 王曙東,,， 朱立成， 馬丕波， 朱玲玲(. 鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 4005；. 武漢紡織大學(xué) 湖北省紡織新材料及其應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 4000；.江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 4)

研究與技術(shù)

OBC/SF復(fù)合軟骨支架的制備及性能

馬 倩1， 王 可1， 王曙東1,2,3， 朱立成2， 馬丕波3， 朱玲玲1
(1. 鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 224005；2. 武漢紡織大學(xué) 湖北省紡織新材料及其應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430200；3.江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

采用TEMPO/NaBr/NaClO體系對(duì)細(xì)菌纖維素(BC)進(jìn)行氧化改性，然后以氧化細(xì)菌纖維素(OBC)、絲蛋白(SF)作為基礎(chǔ)材料，負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP-2)，經(jīng)電凝膠技術(shù)制備負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠。通過(guò)掃描電鏡(SEM)、孔隙率、力學(xué)性能、體外降解率測(cè)試對(duì)所制備的復(fù)合水凝膠進(jìn)行表征，將軟骨細(xì)胞種植于負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠支架上進(jìn)行體外聯(lián)合培養(yǎng)，觀察軟骨細(xì)胞在支架中的增殖情況。結(jié)果表明：該OBC/SF復(fù)合水凝膠是一種具有細(xì)膩、疏松的雙網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)，良好的降解性能、優(yōu)異的力學(xué)性能，適合細(xì)胞增殖的骨組織工程支架材料；BMP-2的加入有誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞分化，維持軟骨細(xì)胞特點(diǎn)的作用。

BMP-2；細(xì)菌纖維素；氧化；絲蛋白；水凝膠；電凝膠技術(shù)

隨著人類社會(huì)的老齡化及高能、高速創(chuàng)傷的不斷增多，軟骨組織缺損和軟骨組織退行性病變的問(wèn)題日益突出[1]。近年來(lái)，采用組織工程學(xué)的方法，將軟骨細(xì)胞或生長(zhǎng)因子種植于具有良好生物相容性、高機(jī)械強(qiáng)度的可降解生物支架材料上進(jìn)行體外聯(lián)合培養(yǎng)形成軟骨模塊，然后植入軟骨缺損處來(lái)修復(fù)軟骨損傷的技術(shù)為軟骨缺損的修復(fù)提供了新途徑[2]。軟骨組織工程支架作為軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的替代物，是軟骨組織工程的基礎(chǔ)，理想的細(xì)胞支架有利于植入細(xì)胞在其上的黏附、增殖及促進(jìn)基質(zhì)分泌，完成軟骨復(fù)合體的再生。選擇合適的材料以盡可能綠色環(huán)保的工藝正確制備結(jié)構(gòu)、性能符合要求的支架材料，對(duì)于實(shí)現(xiàn)細(xì)胞支架的作用和功能具有重要意義[3]。

目前，天然生物材料如膠原蛋白、絲蛋白(silk fibroin, SF)、彈力蛋白、細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose, BC)等，由于來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保，生物相容性好，細(xì)胞黏附性好，能促進(jìn)軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝，使軟骨細(xì)胞分化、增殖形成新軟骨，從而成為軟骨組織工程的研究熱點(diǎn)[4-10]。但是，SF水凝膠的力學(xué)性能較差，易脆[11]；BC是由超細(xì)纖維網(wǎng)絡(luò)層層堆疊而成，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得BC的力學(xué)性能呈各向異性，即垂直于纖維層的方向(沿厚度方向)壓縮模量較低，纖維素中的水分在受力時(shí)容易擠出，溶脹性能不易恢復(fù)，而且BC過(guò)于致密的結(jié)構(gòu)及光滑的表面也會(huì)影響細(xì)胞在其上的黏附、增殖[12]。目前有研究報(bào)道，以SF與BC作為原料，將兩者的功能性相結(jié)合可制備性能優(yōu)異的生物工程支架。賴琛等[13]采用N-羥基琥珀酰亞胺和碳二亞胺作為交聯(lián)劑，將經(jīng)羧基化改性的BC和SF交聯(lián)復(fù)合可形成復(fù)合材料用于人工小口徑血管，但化學(xué)交聯(lián)劑的加入勢(shì)必會(huì)影響B(tài)C和SF復(fù)合材料的生物相容性能。因此，以綠色、環(huán)保的方式制備出生物相容性好、可降解、微觀結(jié)構(gòu)孔徑材料組分可調(diào)控的高強(qiáng)度生物工程支架顯得尤為重要。

本研究首先采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化體系選擇性地將BC中C6位的羥基氧化成羧基，然后以氧化細(xì)菌纖維素(oxidized bacterial cellulose, OBC)、SF作為基礎(chǔ)材料，負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(bone morphogenic protein, BMP-2)，經(jīng)電凝膠技術(shù)以制備得到負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠，探討其作為構(gòu)建組織工程軟骨支架的可行性。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料、藥品和儀器

蠶繭(江蘇富安繭絲綢有限公司)，木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacter xylinus ATCC53582)(American Type Culture Collection)，培養(yǎng)基所需酵母浸膏、胰蛋白胨與瓊脂粉(中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司)，培養(yǎng)基所需其他試劑，如TEMPO、NaClO(有效氯≥10%)、NaBr、Na2CO3、CaCl2、NaOH、無(wú)水乙醇、體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精、HCL等均為分析純(上海國(guó)藥集團(tuán))，Ham F12培養(yǎng)液(Thermo Fisher 公司)，BMP-2細(xì)胞生長(zhǎng)因子、胰蛋白酶、Π型膠原酶、PBS粉劑(Sigma公司)，小牛血清(杭州四季青公司)，截留分子量為3.5 kDa的透析袋(上海源葉生物科技有限公司)；3月齡新西蘭兔12只(蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)。

MIR-H263-PC型CO2恒溫培養(yǎng)箱(日本SNYNO公司)，F(xiàn)D-1A-50冷凍干燥機(jī)(北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，HD5000萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，S-4700型掃描電鏡(FESEM)(日本Hitachi公司)。

1.2 方 法

1.2.1 BC膜的制備及處理

以木葡糖酸醋桿菌為菌種，配制液態(tài)種子培養(yǎng)基、木葡糖酸醋桿菌斜面培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基，所有培養(yǎng)基均在121 ℃滅菌20 min。取種子培養(yǎng)基及活化過(guò)的菌種斜面，用接種環(huán)挑取兩環(huán)菌種接入液體培養(yǎng)基中，整個(gè)過(guò)程無(wú)菌操作。將培養(yǎng)基搖勻后，放入溫控?fù)u瓶柜中，在30 ℃，轉(zhuǎn)速為160 r/min下培養(yǎng)24 h。取培養(yǎng)完成的種子液以一定的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中,30 ℃恒溫靜置培養(yǎng)10 d，在培養(yǎng)基和空氣的交界面生成凝膠狀BC膜。將凝膠狀BC膜取出，用去離子水沖洗后，浸入0.5 mol/L的NaOH水溶液中，在80 ℃溫度下處理2 h，再浸入去離子水中處理，以除去殘存的菌體和培養(yǎng)基，得到厚度為2 cm的透明凝膠狀BC膜，121 ℃滅菌20 min后室溫保存。

1.2.2 OBC的制備

將0.005 g TEMPO和0.05 g NaBr溶于100 mL水中，加入質(zhì)量為0.187 g的BC，靜置半小時(shí)后，用0.1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至10.5。將1 mL(26 mmol/g)pH值調(diào)節(jié)至10.5的NaClO溶液加入上述溶液開始反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)溶液pH值穩(wěn)定在10.5左右，室溫下反應(yīng)至溶液pH值不再下降后加入5 mL乙醇終止反應(yīng)。取出制備的OBC反復(fù)用蒸餾水浸泡清洗以去除殘存的化學(xué)試劑，之后放入冰箱4 ℃冷藏。

1.2.3 BMP-2/SF溶液的制備

將計(jì)量蠶繭用0.05% Na2CO3溶液以1︰50的浴比在100 ℃下煮沸30 min，重復(fù)三次，放在室溫通風(fēng)處晾干，即得絲素。將脫膠后的絲素纖維以1︰10的浴比分批加入摩爾比為1︰2︰8的CaCl2-C2H5OH-H2O三元溶液中，置于(76±2) ℃的水浴鍋內(nèi)恒溫?cái)嚢瑁敝镣耆芙?，過(guò)濾、透析得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的SF溶液。在SF溶液中加入5 mL含BMP-2(400 ng/mL)的F12完全培養(yǎng)液，混合均勻，形成SF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的BMP-2/SF溶液。

1.2.4 SF水凝膠的制備

將所制備的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的SF溶液裝入圓柱形模具中，置于37 ℃的恒溫水浴鍋中直至凝膠。

1.2.5 負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠的制備

將制備的OBC置于BMP-2/SF溶液中，在制備的OBC中插入正電極銅棒，在BMP-2/SF溶液插入負(fù)電極銅棒，施加15 V的直流電壓，經(jīng)電凝膠技術(shù)制備得到負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠。正常狀態(tài)下，絲素蛋白水溶液中無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)所占比例較高，施加電場(chǎng)使得絲素蛋白水溶液中電源正極附近的pH值小于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，導(dǎo)致無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊結(jié)構(gòu)，并逐漸交聯(lián)形成SF水凝膠[14]。負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠的制備方法如圖1所示。

圖1 OBC/SF復(fù)合水凝膠的制備方法示意Fig.1 Illustration of the preparation of the OBC/SF composite hydrogel

1.2.6 軟骨細(xì)胞的培養(yǎng)、處理

首先進(jìn)行兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的分離、培養(yǎng)、傳代，在37 ℃，5% CO2恒溫箱中培養(yǎng)；然后對(duì)各組樣品進(jìn)行滅菌處理，將各組樣品經(jīng)高壓蒸汽滅菌后置于24孔培養(yǎng)板孔中；最后收集傳代3代以內(nèi)的軟骨細(xì)胞，用F12培養(yǎng)液制成1×106/mL的細(xì)胞懸液，種植到各組水凝膠樣品上，置于37 ℃，5% CO2恒溫箱內(nèi)進(jìn)行體外復(fù)合培養(yǎng)。

1.3 性能表征

1.3.1 孔隙率測(cè)定

理想的生物支架材料應(yīng)具備三維多孔結(jié)構(gòu)及合適的孔隙率。這樣，在保證支架具備足夠力學(xué)強(qiáng)度的前提下，既可為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供足夠的空間，也可為細(xì)胞生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)成分的滲入提供條件。一般孔隙率達(dá)到90%左右的生物工程支架可滿足要求。參照文獻(xiàn)[15]的方法測(cè)定各組支架的孔隙率。濕重測(cè)量：將各組樣品置于真空凍干機(jī)中干燥72 h，凍干后的樣品置于裝有蒸餾水的燒杯中浸泡48 h吸水，取出樣品吸干表面的水分進(jìn)行稱重。浮重測(cè)量：取裝有1 000 mL蒸餾水的燒杯，將邊緣帶鐵絲掛鉤的平板放在分析天平的托盤上，使掛鉤浸入蒸餾水中，將邊緣打孔的各組樣品掛在平板的掛鉤上進(jìn)行稱重?？紫堵视?jì)算公式如下：

(1)

1.3.2 壓縮與拉伸性能測(cè)試

利用HD5000萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)各組水凝膠樣本進(jìn)行壓縮與拉伸性能測(cè)試，試驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)變速率均設(shè)置為10%/min。進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，樣品的形狀是圓柱形(直徑為10 mm，厚度為5 mm)，將試樣放入上下平行的兩塊金屬壓板間進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，樣品的形狀為啞鈴型(銷的寬度為2 mm，厚度為2 mm，長(zhǎng)度為10 mm；鈴的寬度為10 mm，厚度為2 mm，長(zhǎng)度為7 mm)，將試樣兩端分別固定于上下夾頭進(jìn)行測(cè)試。壓縮、拉伸試驗(yàn)的失效點(diǎn)為應(yīng)力-應(yīng)變曲線的最大值點(diǎn)，壓縮、拉伸模量為應(yīng)力-應(yīng)變曲線直線部分的斜率。

1.3.3 軟骨細(xì)胞增殖檢測(cè)

細(xì)胞支架復(fù)合物培養(yǎng)7 d，每日各組中取4孔標(biāo)本，剪切成小塊，取軟骨細(xì)胞支架復(fù)合體用0.25%胰蛋白酶消化，臺(tái)盼藍(lán)染色，進(jìn)行活細(xì)胞計(jì)數(shù)，取平均值作圖，繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線。

1.3.4 體外降解性測(cè)定

參照文獻(xiàn)[16]的方法，采用失重率來(lái)評(píng)估各組支架的體外降解性。將凍干的各組樣品切成10 mm×10 mm×10 mm的立方體塊，稱重為W1，然后將其浸沒(méi)在盛有50 mL、pH7.4 PBS緩沖液的錐形瓶中，放入37 ℃恒溫箱中培育，每天更換緩沖液。分別在0、3、7、14、21、28、35、42、49 d時(shí)，用濾紙進(jìn)行過(guò)濾，將濾渣用去離子水清洗后凍干稱重，計(jì)為W2。支架材料的失重率計(jì)算公式如下：

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 FE-SEM結(jié)果

圖2為BC、OBC、SF與OBC/SF支架的FE-SEM照。由圖2可以看出，SF支架呈現(xiàn)較為平整、光滑的片狀結(jié)構(gòu)，孔徑較大，孔與孔之間呈斷裂狀態(tài)；BC則體現(xiàn)出由纖維交錯(cuò)而成的精細(xì)納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)致密，孔徑較小、較為均勻，孔之間連通性較好；OBC保持了BC的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但表面形態(tài)更為疏松、多孔，纖維單根狀態(tài)更為清楚；而將OBC與SF復(fù)合后，明顯改善了SF支架與BC支架的缺點(diǎn)，支架整體呈現(xiàn)細(xì)膩、疏松的雙網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)，孔徑適宜而均勻，孔之間連通性好。

圖2 BC、OBC、SF與OBC/SF支架的FE-SEM照Fig.2 FE-SEM images of BC, OBC, SF and OBC/SF scaffolds

2.2 孔隙率測(cè)定結(jié)果

各組樣品孔隙率的測(cè)定結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，BC支架的孔隙率為89%，OBC支架的孔隙率為91%，SF支架的孔隙率為95%，OBC/SF支架的孔隙率為96%，因此，各組支架的孔隙率都較高。氧化改性過(guò)程沒(méi)有明顯提高BC支架的孔隙率，這間接反映出TEMPO/NaBr/NaClO體系沒(méi)有影響B(tài)C原有的三維多孔結(jié)構(gòu)。而OBC與SF復(fù)合后，同BC、OBC支架相比，OBC/SF支架孔隙率顯著增大。

圖3 BC、OBC、SF與OBC/SF支架的孔隙率Fig.3 Porosity of BC, OBC, SF and OBC/SF scaffolds

2.3 壓縮與拉伸性能測(cè)試結(jié)果

各組樣品壓縮與拉伸性能測(cè)試的測(cè)定結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，BC呈現(xiàn)出高拉伸強(qiáng)度和彈性模量，經(jīng)氧化改性后，OBC支架的力學(xué)性能略受影響。這主要是由于氧化改性將部分BC纖維單體上的羥基氧化成羧基，使得纖維間的部分無(wú)定形區(qū)域被溶解，但并未改變BC纖維間特有的超細(xì)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所致。SF的力學(xué)性能取決于其所含的三種結(jié)構(gòu)(無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)、silkⅠ結(jié)構(gòu)及β-折疊結(jié)構(gòu)(silkⅡ結(jié)構(gòu)))的比例。表1還可看出，SF拉伸性能及壓縮性能欠佳、脆性大。分析認(rèn)為是由于凝膠過(guò)程使SF所含無(wú)規(guī)卷曲或silkⅠ結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊結(jié)構(gòu)，使得SF所含β-折疊結(jié)構(gòu)比例較高所致。OBC/SF支架較BC支架、SF支架而言，拉伸與壓縮性能均顯著提高，壓縮模量、壓縮應(yīng)力、拉伸模量、拉伸強(qiáng)度分別高達(dá)1.6、3.6、23.1、2.9 MPa。這是因?yàn)檠趸沟肙BC纖維間結(jié)構(gòu)較疏松，SF分子易于通過(guò)空隙進(jìn)入纖維素結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。一方面OBC的羧基與SF上的氨基間形成了共價(jià)鍵，另一方面OBC與SF復(fù)合形成了細(xì)膩、疏松的雙網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)，OBC的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包圍SF分子，起到了增強(qiáng)、增彈的作用；SF分子填充了OBC的空隙，改善了纖維素中的水分在受力時(shí)容易擠出的缺點(diǎn)，從而提高了復(fù)合材料的壓縮性能。因此，OBC/SF支架的力學(xué)性能在結(jié)合了BC、SF性能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步提高。

表1 BC、OBC、SF與OBC/SF支架力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果Tab.1 Test results of mechanical properties of BC, OBC,SF and OBC/SF scaffolds

2.4 軟骨細(xì)胞增殖檢測(cè)結(jié)果

各組樣品支架上細(xì)胞生長(zhǎng)曲線如圖4所示。檢測(cè)結(jié)果表明，軟骨細(xì)胞在BC、OBC、SF支架上的生長(zhǎng)速度無(wú)明顯差別。BC支架細(xì)胞倍增時(shí)間為4.5 d，OBC支架與SF支架細(xì)胞倍增時(shí)間為4 d。BC經(jīng)過(guò)氧化改性后，細(xì)胞在OBC上的增殖情況略有改善。較BC、OBC、SF支架而言，OBC/SF支架對(duì)軟骨細(xì)胞的黏附、增殖及擴(kuò)散顯著提高，細(xì)胞倍增時(shí)間為3 d。這一結(jié)果可歸因于復(fù)合支架細(xì)膩、疏松的雙網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)，大小適宜而均勻的孔結(jié)構(gòu)及孔之間較好的連通性，這樣的結(jié)構(gòu)更利于細(xì)胞的吸附、遷移及增殖。圖5為軟骨細(xì)胞在單純的OBC/SF支架及添加了BMP-2的OBC/SF支架上培養(yǎng)7d后的FE-SEM照片。與單純的OBC/SF支架相比，軟骨細(xì)胞在加入BMP-2的OBC/SF支架上生長(zhǎng)較好，細(xì)胞緊密排列、融合成片，顯示出較好的分化特點(diǎn)，證實(shí)了BMP-2有誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞分化、維持軟骨細(xì)胞特點(diǎn)的作用[17]。

圖4 軟骨細(xì)胞在BC、OBC、SF與OBC/SF支架上的生長(zhǎng)曲線Fig.4 Growth curves of cartilage cells on BC, OBC, SF and OBC/SF scaffolds

圖5 軟骨細(xì)胞在加入BMP-2前后的OBC/SF支架上培養(yǎng)7d后的FE-SEM照Fig.5 FE-SEM images of cartilage cells on OBC/SF scaffolds before and after the addition of BMP-2

2.5 體外降解測(cè)試結(jié)果

BC、OBC、SF和OBC/SF支架材料的失重曲線如圖6所示。由圖6可以看出，BC在PBS溶液中的降解非常緩慢，質(zhì)量幾乎沒(méi)變。與BC相比，OBC的體外降解速率明顯較快，這主要是由于BC的C6位上羥基被氧化為羧基，使得BC更易于吸收PBS溶液而溶脹、降解所致。此外，OBC的羧基加速了OBC的水解。圖6還可以看出，SF支架的降解速度與OBC相當(dāng)，明顯快于BC支架的降解速度，這是由于SF支架中含有易溶于水的無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)、silkⅠ結(jié)構(gòu)所致。比較OBC/SF和OBC、SF的降解情況，可以看出，在初始階段OBC/SF支架的降解率小于OBC支架與SF支架的降解率，這可歸因于OBC的羧基與SF上的氨基間所形成的共價(jià)鍵的存在[18]；在后期階段OBC/SF支架的降解率顯著上升，超過(guò)OBC支架及SF支架的降解率，這主要是因?yàn)檠趸男杂欣贐C對(duì)SF溶液的吸收，OBC/SF支架中OBC的水解使得OBC的羧基與SF上的氨基間所形成的共價(jià)鍵斷裂，進(jìn)而加快了OBC/SF支架降解的速度。

圖6 BC、OBC、SF與OBC/SF支架在PBS中的降解Fig.6 Degradation of BC, OBC, SF and OBC/SF scaffolds in PBS

3 結(jié) 論

本研究首先采用TEMPO/NaBr/NaClO體系對(duì)BC進(jìn)行氧化，然后以O(shè)BC、SF作為基礎(chǔ)材料，負(fù)載BMP-2，經(jīng)電凝膠技術(shù)制備得到負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠。結(jié)果表明，將力學(xué)性能互補(bǔ)的SF與OBC復(fù)合，改善了SF水凝膠力學(xué)性能較差、易脆的缺點(diǎn)及BC垂直于纖維層方向壓縮模量較低、結(jié)構(gòu)過(guò)于致密、表面過(guò)于光滑的不足。該負(fù)載BMP-2的OBC/SF復(fù)合水凝膠具有細(xì)膩、疏松的雙網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率高，孔徑適宜、均勻，孔徑連通性好；力學(xué)性能良好；體外降解性能良好；細(xì)胞黏附、增殖能力較好，適合作為軟骨修復(fù)支架。

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Preparationandperformanceofoxidizedbacterialcellulose/silkfibroincompositecartilagescaffold

MAQian1,WANGKe1,WANGShudong1,2,3,ZHULicheng2,MAPibo3,ZHULingling1
(1.College of Textile and Clothing, Yancheng Vocational Institute of Industry Technology, Yancheng 224005, China;2. Key Laboratory of Hubei New Textile Material & Application, Wuhan Textile University, Wuhan 430200, China;3. Key Laboratory of Eco-Textiles, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214112, China)

The bacterial cellulose was modified by TEMPO/NaBr/NaClO-mediated oxidation. The oxidized bacterial cellulose/silk fibroin (OBC/SF) composite hydrogel containing bone morphogenic protein (BMP-2) for cartilage repair was prepared by gel electrophoresis. The prepared composite hydrogel was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), porosity, mechanical testing and in-vitro degradation. The chondrocytes were grown on the prepared OBC/SF composite hydrogel scaffold for in-vitro culture. The growth of the chondrocytes on the composite scaffold was observed. Results show that the prepared OBC/SF composite hydrogel is an ideal scaffold for bone tissue engineering, with fine and loose double network structure, appropriate degradability, excellent mechanical properties and native environment for cell proliferation. Besides, the addition of BMP-2 contributes to the differentiation of chondrocytes and helps to maintain the characteristics of chondrocytes.

BMP-2; bacterial cellulose; oxidation; silk fibroin; hydrogel; gel electrophoresis

TQ340.64

A

1001-7003(2017)10-0018-06 < class="emphasis_bold">引用頁(yè)碼

頁(yè)碼: 101104

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.10.004

2016-12-19;

2017-09-01

江蘇省高校自然科學(xué)基金項(xiàng)目(16KJB540005)；湖北省紡織新材料及其應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(Fzxcl2017016)；生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))開放課題(KLET1601)；江蘇省鹽城市農(nóng)業(yè)科技指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目(YKN2016012、YKN2016013)；江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PPZY2015C254)；鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)重點(diǎn)課題(ygy201501)；江蘇省高校優(yōu)秀中青年教師境外研修計(jì)劃項(xiàng)目(蘇教師〔2014〕24號(hào))；江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201713752017X)