复合压电薄膜生物相容性及电输出性能与兔骨髓间充质干细胞的成骨分化

作者：王桢; 许顺恩; 汤耿; 罗四维; 滕建祥; 谢孟利; 何佳林; 叶川^*

来源：中国组织工程研究, 2024, 28(13): 1969-1975.

• 骨组织工程
• P34HB
• 压电材料
• 薄膜材料
• 成骨分化

背景：可控的压电效应能促进组织的再生与修复，压电材料在负重组织工程领域应用广泛。目的：制备一种可促进骨组织再生的压电薄膜材料，探究其结构表征、电输出性能、生物相容性及其电输出对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法：以聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrateco/4-hydroxybutyrate,P34HB)为原料，加入质量比分别为0%,5%,10%,15%,20%的锡钛酸钡钙(Ba0.94Ca0.06Sn0.08Ti0.92O3,BCST)粉末，以二氯甲烷为溶剂，通过真空干燥方法制得150-200μm厚度BCST/P34HB压电薄膜材料，经油浴极化后，检测其表面形貌、物相组成、压电系数和开路电压，以及BCST/P34HB在110 Hz、0.25 N力幅度下的电输出对兔骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响。结果与结论：(1)扫描电镜、X射线衍射、水接触角、压电系数检测及电输出性能测试显示，当BCST质量比增加至20%时，BCST/P34HB压电薄膜有着良好的压电性能(d33=5.9 pC/N)及电输出性能(180 mV)，更接近500 mV的合适电刺激成骨范围；(2)活死染色显示，与兔骨髓间充质干细胞共培养第1天，15%组与20%组显示出较少的红色荧光；当培养到第5天时，各组绿色荧光数量较第1天明显增多，10%组、15%组和20%组未见红色荧光，仅0%组和5%组有少量的红色荧光；(3)阿尔玛蓝染色显示，与兔骨髓间充质干细胞共培养第1,3,5天，随着时间的增加，各组细胞都呈现出增长的趋势，当培养到第5天时，20%组的细胞量明显高于0%组(P <0.05)；(4)成骨诱导第10天，碱性磷酸酶染色结果显示20%组的染色阳性率明显高于0%组(P=0.000 1)；成骨诱导第21天，茜素红染色和钙结节定量分析显示出了与碱性磷酸酶染色相似的趋势，与0%组相比，15%组和20%组均显示出明显的差异(P <0.01,P <0.000 1)；(5)结果表明，20%BCST/P34HB薄膜具有良好的压电性能、电输出性能、生物相容性及促骨髓间充质干细胞成骨分化能力。

• 单位
  贵州师范大学; 贵州医科大学