Appl. Clay. Sci.：电纺壳聚糖/聚氧化乙烯（PEO）/羟基磷灰石（HAL）膜在骨再生中的应用

DOI:10.1016/j.clay.2020.105601

制备具有适当功能、生物力学和生物相容性的模拟人类组织细胞外基质（ECM）环境的生物材料仍然是一个挑战。这项研究的目的是通过简易的静电纺丝方法制备以羟基磷灰石纳米管（HAL）增强的壳聚糖/聚环氧乙烷（PEO）膜，作为潜在的骨再生支架。通过FESEM和STEM成像进行的形态学研究表明，沿壳聚糖/PEO纤维基质存在的HAL的平均纤维直径为72.07±3.30 nm至154.87±6.77 nm。此外，掺入5wt%HAL的膜显示具有较大的孔，适用于骨再生应用。而且，机械测试表明，所制备的壳聚糖/PEO/HAL膜具有适当的拉伸强度特性，能够支持成骨细胞的生长。热稳定性分析表明，在壳聚糖/PEO膜中添加HAL可以改善其热稳定性。此外，用0-5wt%的HAL增强的壳聚糖/PEO膜的表面润湿性介于0到75°之间，因此表现出适合骨骼组织再生的亲水性。另外，自然人成骨细胞（NHOst）培养表明，通过将成熟的NHOst和原代成骨细胞附着在膜上，含5wt%HAL的壳聚糖/PEO膜显示具有细胞粘附性和细胞相互作用。进一步的体外分析表明，含5wt%HAL的壳聚糖/PEO膜在14天时其ALP活性提高了2.5倍。总之，从这项研究中获得的结果证明了壳聚糖/PEO/HAL膜在骨再生应用中的潜力。

图1.壳聚糖/PEO的制备过程和HAL的掺入示意图以及纯HAL的TEM和FESEM图像。

图2.ALP活性测定步骤的图解。

图3.掺入不同HAL组成的壳聚糖/PEO的剪切粘度与剪切速率的关系。

图4.在（i）×10.0k、（ii）×20.0k和（iii）×50.0k不同放大倍数下，掺有（a）0、（b）1wt%、（c）3wt%、（d）5wt%、（e）7wt%和（f）10wt%HAL的电纺壳聚糖/PEO膜的FESEM图像

图5.掺有（a）0、（b）1wt%、（c）3wt%、（d）5wt%、（e）7wt%和（f）10wt%HAL的电纺壳聚糖/PEO的纤维直径测定。

图6.壳聚糖/PEO/HAL的显微照片，其中（a）在（i）×70.0k和（ii）×80.0k下HAL为1wt%，（b）在（i）×25.0k和（ii）×40.0k下HAL为5wt%，（c）在×40.0k和（ii）×50.0k下HAL为10wt%。红色箭头表示单个HAL管位于纤维之间，而黄色圆圈表示沿纤维的多重聚集HAL。（要解释该图例中对颜色的引用，请参阅本文的网络版本。）

图7.（a）纯壳聚糖、（b）HAL、（c）纯PEO和以（d）1wt%、（e）5wt%和（f）10wt%HAL增强的壳聚糖/PEO膜的FTIR光谱。

图8.含不同HAL浓度的电纺壳多糖/PEO/HAL膜的（a）最大拉伸应力、（b）杨氏模量和（c）断裂伸长率。

图9.纯HAL和含不同HAL组成的壳聚糖/PEO/HAL膜的TGA曲线。

图10.含（a）0wt%、（b）1wt%、（c）3wt%、（d）5wt%、（e）7wt%、（f）10wt%HAL的电纺壳聚糖/PEO膜的细胞形态。

图11.掺入电纺壳聚糖/PEO/HAL膜中的不同HAL组成对NHOst细胞中碱性磷酸酶活性的影响。

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文章来源：易丝帮