• 1. 浙江中医药大学(杭州 310053);
  • 2. 浙江中医药大学附属江南医院脊柱外科(杭州 311200);
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目的构建 BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统,与诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)来源 MSCs 复合种植至羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/二氧化锆(zirconium dioxide,ZrO2)生物多孔泡沫陶瓷材料,体外共培养,探索缓释系统对 iPS-MSCs 成骨分化的作用。方法运用油包水相溶液制备 BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶微球,检测微球的药物包封率、载药率和体外缓释速率。建立 HA/ZrO2 多孔生物泡沫陶瓷材料复合 iPS-MSCs 及 BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统共培养体系,作为实验组;以未复合 BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统的细胞-支架复合物作为对照组。两组培养 3、7、10、14 d,检测细胞的 ALP 分泌量,RT-PCR 检测核心结合因子 α1(core binding factor α1,Cbfa1)、Ⅰ型胶原和锌指结构转录因子(Osterix,OSX)基因表达水平;培养 14 d 时行免疫组织化学染色观察Ⅰ型胶原表达,并通过扫描电镜观察细胞爬行及黏附状态。结果BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统具有较好的药物包封率及载药率,可延长 BMP-2 的活性时间。共培养体系体外培养各时间点实验组 ALP 分泌量及 Cbfa1、Ⅰ型胶原、OSX 基因相对表达量均显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。免疫组织化学染色观察示,实验组荧光数量明显多于对照组,即Ⅰ型胶原表达水平高于对照组;细胞能较均匀地分布于材料上,细胞形态良好。扫描电镜观察示缓释系统能较好地黏附于细胞之间。结论iPS-MSCs 具有促成骨分化能力,在 BMP-2 明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统作用下其促成骨能力显著增强。iPS-MSCs 与缓释系统结合后能良好黏附于材料上,且细胞活性较好。

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