廣東省科學院健康醫(yī)學研究所許為康博士研究團隊制備出具有3D網(wǎng)狀結構，孔隙率為30-40%的碳酸鈣/六方介孔硅/聚乳酸-乙醇酸共聚物（CC/HMS/PLGA）微球支架，研究發(fā)現(xiàn)CC/HMS/PLGA燒結球支架能有效補償PLGA酸性副產(chǎn)物引起的pH降低，與HMS/PLGA支架相比, 對MSCs的增殖有促進作用, ALP活性明顯增強，鈣分泌也明顯增加。2021年1月29日，相關研究成果以《Biodegradable calcium carbonate/mesoporous silica/poly(lactic-glycolic acid) microspheres scaffolds with osteogenesis ability for bone regeneration》為題，在線發(fā)表在《RSC Advances》雜志上，第一作者為省科學院健康醫(yī)學所智能植介入材料專題組組長許為康高級工程師。

　　由于創(chuàng)傷、感染、腫瘤等原因，每年數(shù)百萬患者遭受骨缺損折磨，大部分難以修復，這對臨床骨科提出了挑戰(zhàn)。目前常用的自體或異體骨移植受限于局部血腫、血管痙攣等。組織工程學致力于開發(fā)基于支架、細胞和生長因子的新型骨移植材料。微球因優(yōu)異的控制釋放能力和剛性形狀可形成特殊機械結構，在新型骨移植材料研發(fā)中被長期用作藥物輸送載體并誘導細胞生長。許多研究已證實燒結微球支架的生物相容性和組織再生潛力。聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）是骨再生支架制備中應用最廣泛的一種人工合成生物降解聚合物。然而，其降解產(chǎn)生的酸性單體易引起組織炎癥反應，是PLGA基骨再生支架開發(fā)面臨的核心問題。碳酸鈣(CC)具有良好的生物相容性和可降解性，可延緩PLGA膜降解，保持良好的pH值，在體內(nèi)與新骨形成緊密的界面。已有研究表明，由CC組成的珊瑚具有與羥基磷灰石(HA)相似的成骨特性，且生物降解性比HA更好。硅在結締組織尤其是骨的代謝中起著重要作用。我們先前研究中選擇了六方介孔硅（HMS）與PLGA雜化，有效提高了PLGA支架的抗壓強度。然而，HMS/CC/PLGA燒結微球支架在骨組織工程中的應用尚未見報道。

　　基于此，許為康博士研究團隊制備出具有3D網(wǎng)狀結構，孔隙率為30-40%的CC/HMS/PLGA微球支架。結果表明，CC/HMS/PLGA支架能有效補償PLGA酸性副產(chǎn)物引起的pH降低。復合CC可以誘導環(huán)境中黏附蛋白的增加，有利于細胞黏附于支架上。采用CCK-8比色法、堿性磷酸酶(ALP)活性、ALP染色、茜素紅染色等方法檢測骨髓間充質(zhì)干細胞(MSCs)的增殖和成骨分化情況。結果表明，與HMS/PLGA支架相比, CC/HMS/PLGA支架對MSCs的增殖有促進作用, ALP活性明顯增強，鈣分泌也明顯增加。CC/HMS/PLGA燒結微球支架為骨修復和再生提供了一種具有更好性能的有吸引力的策略，將為設計性能更好的骨組織再生支架奠定基礎。

　　圖1 具有骨再生能力、生物可降解CC/HMS/PLGA微球支架研究流程圖

　　主要結果：（1）對于CC/HMS/PLGA組，CC中和了酸的降解，因此整個實驗過程中pH保持在6以上，且其質(zhì)量損失幅度遠低于HMS/PLGA組（圖2）；（2）在培養(yǎng)過程中，CC/HMS/PLGA組的ALP活力明顯高于HMS/PLGA組(P<0.05)，其鈣沉積水平也高于HMS/PLGA組的（圖3）。

　　圖2 微球支架降解過程中的質(zhì)量損失(A)及PBS溶液中pH值的變化

　　圖3 MSCs分別在HMS/PLGA(A1和A2)和CC/HMS/PLGA(B1和B2)微球支架上培養(yǎng)10天后的ALP染色圖，及14天后的茜素紅染色圖。