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3D打印磷酸镁铵_聚己内酯引导骨再生支撑性膜的制备及其生物学性能的研究.pdf
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1、檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝基础医学研究基金项目:国家自然科学基金(编号:)作者单位:,西安交通大学口腔医院陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室,西安交通大学口腔医院种植科(刘蕴贤朱蓉蓉常晓峰),数字化种植修复科(李哲)通信作者:李哲 :打印磷酸镁铵 聚己内酯引导骨再生支撑性膜的制备及其生物学性能的研究刘蕴贤朱蓉蓉常晓峰李哲【摘要】目的:制备一种新型 打印磷酸镁铵 聚己内酯()复合引导骨再生()膜,探究 添加比例对材料力学性能及生物学性能的影响。方法:利用熔融沉积成型 打印技术成功制备纯 膜和 复合膜(质量比例:和 ),随后对各组的表面形貌及力学性能进行分析,并通过体外细胞学实验检测其生
2、物相容性及促成骨性能。结果:扫描电子显微镜图像显示,每个 和 膜都呈现出互连的网络结构,和 打印丝径和孔径与预先设计的打印模型相符。相较于纯 膜,膜表现出更优秀的机械强度和亲水性()。体外细胞实验表明,膜具有良好的细胞黏附性,并显著促进了 的增殖和成骨能力()。结论:打印 复合膜兼具良好的生物相容性、机械性能和促成骨能力,为临床工作中 所面临的困境提供新思路。【关键词】引导骨再生;打印;聚己内酯;磷酸镁铵【中图分类号】,【文献标志码】【】,【】:()(),:(:),:,()():,【】;引导骨再生术(,)因为其操作简便、技术敏感性低、结果可靠等优点,目前已成为临床种植中骨增量最常用的技术之一
3、。维持稳定且充足的成骨空间对于 至关重要,临床工作中常使用不同类型的 膜来达到这一目的。临床上最常使用的可吸收胶原膜因其机械性能差,不具备支撑能力,易导致成骨空间的早期塌陷 。因此,在进行大范围骨增量或垂直骨增量时,需要使用机械强度高的 支撑性膜来维持成骨空间。目前临床上最常使用的支撑性膜是各种类型的钛网,其良好的机械强度提供了足够的空间支撑。但钛网不可降解,实用口腔医学杂志(),()需要二次手术进行拆除,甚至可能发生早期暴露,增加了对患者的伤害 。因此,亟待开发出一种兼具良好机械强度和生物降解性的支撑性膜以解决目前 所面临的困境。目前,各种高分子聚合物已被广泛应用于生物和医学领域。聚己内酯(
4、)因其良好的生物安全性已获得美国食品和药物管理局()批准用于生物医学领域。同时,还具备良好的机械强度和可生物降解性 。此外,优异的可加工性使它可以通过熔融沉积建模()打印方法制备成具有特定形状、孔径和孔隙率的支架,有利于营养物质的运输和组织的生长,并使其能够很好的应用于各类复杂的骨缺损形态 。但 表现为疏水性,这会抑制细胞黏附和增殖 ,不具备显著的促成骨能力 。因此,单纯使用 并不能制备出理想的 支撑性膜。有研究表明,在 中掺杂其他物质可以显著提高其亲水性和生物相容性 。磷酸镁骨水泥因其优异的成骨潜力而被认为可作为经典磷酸钙骨替代物的更优选择 。镁是天然骨组织中的重要元素,镁离子()具有多种生
5、物学特性,包括抗菌活性、调节炎症和促进成骨等 。与其他磷酸镁骨水泥(如 ()、等)相 比,磷 酸 镁 铵(,)具有更好的溶解度、生物相容性和促成骨潜能,极具发展前景 。综上所述,本研究拟采用 作为功能性添加物,作为打印基材,采用 打印技术制备复合 支撑性膜(膜)。而混合材料的 打印一直被认为是一项工艺难点,其均质程度及添加物的比例会对 打印的成功率、成品的工艺精度和机械强度产生极大的影响 。因此,研究拟设计不同的 比例,以寻找最佳打印模型、合成比例及打印参数。样品打印后,对其进行理化性能表征,并探究其生物相容性和促成骨潜能。材料与方法 主要材料与设备 颗粒()、六水合磷酸镁铵(;)、碳酸二甲酯
6、()、氯化十六烷基吡啶()(上海麦克林生化有限公司);试剂盒(武汉博士德);活 死细胞染色试剂盒(上海贝博);染色试剂盒、茜素红 溶液(北京索莱宝);试剂、试剂盒、(青岛思科捷);扫描电子显微镜(,日立,日本);电子万能试验机(,日 本);接 触 角 仪(,德国);酶标仪(,美国);激光扫描共聚焦显微镜(,奥林巴斯,日本)。膜的制备以 作为溶剂,采用溶液共混法得到均匀的 溶 液,随 后 经 过 超 低 温 冻 干 去 除 ,最终得到海绵状的 混合物。纯 亦经过上述加工。使用 打印机进行材料打印。打印模型层数设定为 层,打印尺寸为 ,打印间距 ,打印喷头孔径 ,层间交角为 (图 )。充填结构的孔
7、径为 ,有利于新生骨组织和血管的生长 。图 打印模型 表面形貌表征通过扫描电子显微镜观察膜的表面形态并评价打印精度。力学性能表征使用电子万能试验机进行拉伸性能测试()。亲水性检测采用接触角仪测量表面亲水性。将 水滴加到每个样品的表面,后测量接触角()。体外生物相容性评价 细胞增殖检测将 接种在膜表面,孵育 、后,使用 试剂盒测定细胞活力。使用酶标仪在 处测量吸光度()。细胞毒性检测将 接种在膜表面,孵育 后,用活 死细胞染色试剂盒进行染色,并使用激光扫描共聚焦显微镜进行观察。细胞黏附观察将 接种在膜表面,孵育 后取出样品,用 溶液清洗后固定、梯度脱水,使用 进行观察。体外促成骨性能检测 碱性磷
8、酸酶()染色及茜素红()染色实用口腔医学杂志(),()将 接种在膜表面并成骨诱导 后,使用 染色试剂盒进行 染色。同时,使用 检测试剂盒进行 活性定量检测,在 处测量吸光度。成骨诱导 后,使用茜素红 溶液进行 染色。观察钙结节后,用 氯化十六烷基吡啶溶解钙结节,并在 处测量吸光度()。实时定量聚合酶链式反应()用于分析成骨相关基因的表达,包括 、和 。将 接种在膜表面并成骨诱导 后,使用 试剂提取 ,并使用 试剂盒进行反转录。使用 在 系统上进行 。小鼠 、和 的引物序列见表 。使用 方法计算目的基因相对于对照组的倍数变化()。统计学分析数据以珋 表示。使用 软件(,)通过单因素方差分析及 检
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