Physical, chemical, and biological property of silk reinforced polycaprolactone composites for bone tissue engineering

目的: 报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料，为临床骨再生与修复提供新材料。. 方法: 通过叠层组装与热压复合技术，将天然蚕丝织物与医用聚己内酯（polycaprolactone，PCL）物理混合，制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材料（silk reinforced PCL composite，SPC）。大体观察形态并采用扫描电镜观察微观结构，以压缩试验检测其压缩力学性能，表面接触角测试检测材料表面润湿性，于PBS缓冲液中浸泡180 d后观测材料降解情况，采用细胞计数试剂盒8法检测MC3T3-E1细胞在20%-/40%-SPC上的增殖情况。取6只SD大鼠，背部皮下分别植入PCL和20%-SPC两种材料，采用Masson染色分析其180 d内体内降解特征和血管化效果。. 结果: 3种SPC断面的孔隙缺陷均较少。在20%～60%区间内，随着蚕丝含量增加、PCL含量越来越少，蚕丝织物层间距变小，纤维几乎布满整个断面；SPC的压缩模量和压缩强度呈增大趋势，60%-SPC压缩模量略低于40%-SPC，各材料间压缩模量和压缩强度比较差异均有统计学意义（ P<0.05）。体外模拟体液降解实验显示，3种SPC降解180 d的质量损失均在5%以内，其中60%-SPC的质量损失最大，各材料间质量损失比较差异均有统计学意义（ P<0.05）。随蚕丝含量增加，各材料静态水接触角逐渐减小，且均可促进MC3T3-E1细胞增殖。大鼠皮下降解实验示，20%-SPC植入后30 d开始降解，180 d材料降解和血管化显著，与PCL形成鲜明对比。. 结论: SPC具有与骨组织适配的力学特性和亲水特性，在体外模拟体液环境中长期保持力学强度，在体内通过机体免疫调控机制，实现材料降解和组织再生及血管化动态同步，有望为临床骨修复提供一种新型植入材料。.