磷酸钙相组成对类骨单位复合骨支架的影响

摘要： 从组成上看, 自然骨是一种无机与有机的复合材料; 从结构上看, 致密骨的基本结构单位为内壁血管化的骨单位。本研究基于组成与结构仿生的原理制备组织工程化支架, 模拟具有复杂结构的密质骨的基本单位——骨单位。为此, 通过静电纺丝和双螺杆挤出相结合的两步制造法, 制备一种具有双层结构的聚己内酯/磷酸钙(PCL/CaP)复合骨支架, 其内层是由电纺纳米纤维组成的空心管, 可贴附内皮细胞层形成与哈佛氏管相类似的结构; 其外层是具有高孔隙率的螺旋状PCL/CaP微丝, 可复合前成骨细胞以模拟骨单位结构中的外层骨样组织。为进一步探索材料组成对于支架生物功能的影响, 分别设计了外层为PCL, PCL/双相磷酸钙(PCL/BCP)和PCL/β-磷酸三钙(PCL/β-TCP)的复合支架, 比较了材料组分变化对外层微丝结构及前成骨细胞(MC3T3-E1)活性的影响。相比于PCL和PCL/β-TCP, PCL/BCP微丝更能显著增强细胞的生长和钙的沉积, 并成功获得可精确调控不同细胞的空间分布的双层复合支架, 实现对复杂结构骨单位的模拟构建, 显示出很好的应用前景。