简介：摘要目的制备不同硅酸镁锂浓度的水凝胶支架，并比较不同浓度硅酸镁锂的促成骨性能。方法在明胶/海藻酸钠水凝胶中按质量百分比为0%、1%、2%、3%加入硅酸镁锂，分别为T0、T1、T2、T3组，测定各组的压缩模量和24 h浸提液的离子含量。体外实验使用各组浸提液培养基及普通培养基（空白组）（n=3）培养骨髓间充质干细胞（BMSCs），测定培养7 d后成骨基因Runt相关转录因子2（Runx2）、碱性磷酸酶（ALP）、Ⅰ型胶原的表达。体内实验将支架植入大鼠股骨髁缺损处，并设置不植入支架的空白组（n=3），应用苏木精-伊红(HE)染色和免疫组织化学染色观察各组的成骨修复情况。结果T2组的压缩模量为（139.05±6.43）kPa，显著高于T0、T1、T3组[（68.83±3.76）、（101.18±3.68）、（125.40±3.28）kPa]，差异均有统计学意义（P<0.05）。T2组24 h浸提液的锂、镁、硅离子含量分别为（0.031±0.005）、（3.047±0.551）、（5.243±0.785）μg/mL，与T3组比较差异无统计学意义（P>0.05）；但均大于T1组，差异有统计学意义（P<0.05）。体外实验结果显示：T2组Runx2、ALP、Ⅰ型胶原的表达分别为1.59±0.11、2.02±0.08、1.06±0.17，均高于其他各组，差异均有统计学意义（P<0.05）。HE染色发现植入的水凝胶与组织结合紧密。免疫组织化学染色显示T2组的Runx2及骨钙素阳性细胞数量明显多于其他组。结论硅酸镁锂水凝胶具有理想的生物相容性，能缓释硅酸镁锂分解离子，促进BMSCs成骨分化，在体内可促进骨缺损的修复，且硅酸镁锂浓度为2%时效果最佳。

简介：摘要目的构建负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)的明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂水凝胶膜板，研究其体外矿化性能及体内异位成骨能力。方法从2周龄SD大鼠(SD大鼠均购自空军军医大学实验动物中心)骨髓中提取BMSCs并用流式细胞术鉴定，设置实验组T1、T2、T3水凝胶分别混合P3代BMSCs，终细胞浓度分别为1×108/L、1×109/L、1×1010/L，对照组C不混合细胞。在1、3、7 d用钙黄绿素-AM/碘化丙锭染色检测细胞的存活率，7、14、21 d茜素红染色观察各组的矿化以及实时荧光定量聚合酶链反应检测成骨相关基因的表达。体内实验将4组水凝胶分别植入18只8周龄SD大鼠臀后侧肌袋内，术后1、2、4周取材，组织学观察成骨效果。两组数据组间比较采用t检验，多组数据组间比较采用方差分析。结果流式鉴定细胞是BMSCs，并且在水凝胶中7 d存活率可达(92.43±0.73)%。体外培养14 d后实验组矿化结节的数量逐渐增多且T3[(211.33±17.16)个]高于T2[(56.67±7.64)个]和T1[(28.33±3.51)个]，差异有统计学意义(F＝239.234，P<0.05)，而对照组并无矿化结节的生成；7 d各组较高表达成骨相关转录因子基因而14 d高表达碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)基因。体内研究结果显示实验组2周开始形成软骨细胞囊泡、成骨细胞等，而对照组无成骨分化倾向。结论明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂水凝胶具有良好的细胞相容性，可作为BMSCs三维培养的载体材料，复合水凝胶混合的BMSCs具有良好的矿化能力，在体内具有较好的异位成骨能力。

简介：摘要目的应用3D生物打印技术制备明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂复合水凝胶负载骨髓间充质干细胞（BMSCs）的仿生活性组织工程支架，探讨3D生物打印对含BMSCs水凝胶支架的成骨分化作用。方法常规提取2周龄SD大鼠BMSCs并用流式细胞术鉴定，将明胶、海藻酸钠、硅酸镁锂混合，加入BMSCs后应用3D生物打印技术制备含细胞的复合水凝胶支架，应用注模法制备含细胞的非打印支架。体外实验中根据是否打印分为含细胞打印组和含细胞非打印组，每组制备12个样品，并设置单纯细胞对照组。通过扫描电镜观察复合水凝胶内部结构，冻干法测定支架膨胀率和含水量。在培养3 d后用鬼笔环肽染色观察支架内细胞活性，分别于培养1，3，7 d后进行细胞增殖与毒性检测（CCK-8）实验测定吸光度值确定细胞增殖情况和培养7，14 d后使用RT-PCR检测成骨细胞特异性转录因子（Osterix）、骨钙素（OCN）、Ⅰ型胶原等成骨相关基因表达。体内实验根据是否打印及是否含有细胞分四组：含细胞打印植入组、含细胞非打印植入组、不含细胞打印植入组、不含细胞非打印植入组，每组支架制备9个样品。将四组支架分别植入36只8周龄SD大鼠臀后侧肌袋，左右随机，术后2，4，8周取材分别拍摄X线片，并对8周取材组织进行HE及Masson染色观察成骨分化情况。结果流式细胞术鉴定细胞为BMSCs。水凝胶内部孔隙明显，细胞在孔隙内可自由伸展。含细胞打印组的支架膨胀率为（1 039.37±30.66）%，支架含水量为（91.21±0.26）%，与含细胞非打印组的支架膨胀率［（1 032.38±35.05）%］和支架含水量［（91.16±0.28）%］比较，差异无统计学意义（P>0.05）。在体外培养3 d水凝胶内细胞生长状态良好。体外培养1 d，各组吸光度值差异无统计学意义（P>0.05）；培养3 d时，含细胞打印组和含细胞非打印组吸光度值差异无统计学意义（P>0.05），但均高于单纯细胞对照组（P<0.05）；培养7 d后，含细胞打印组吸光度值（2.72±0.17）高于含细胞非打印组（2.35±0.11）（P<0.05），且均高于单纯细胞对照组（1.95±0.12）（P<0.05）。体外培养7 d，含细胞打印组和含细胞非打印组的成骨分化相关基因表达量差异无统计学意义（P>0.05），但均高于单纯细胞对照组（P<0.05）；体外培养14 d后，含细胞打印组的基因表达量［Osterix（1.650±0.095）、OCN（2.725±0.091）、Ⅰ型胶原（2.024±0.091）］均高于含细胞非打印组［Osterix（1.369±0.114）、OCN（2.174±0.198）、Ⅰ型胶原（1.617±0.082）］和单纯细胞对照组［Osterix（1.031±0.094）、OCN（1.116±0.092）、Ⅰ型胶原（0.736±0.140）］（P<0.05）。体内植入2周，各组X线片灰度值差异无统计学意义（P>0.05）；体内植入4周和8周，含细胞打印植入组和含细胞非打印植入组X线片灰度值高于不含细胞打印植入组和不含细胞非打印植入组（P<0.01）；体内植入8周，HE染色显示载细胞支架不同程度降解并且与细胞相互浸入，Masson染色可见不同程度的胶原生成。结论复合水凝胶支架可为BMSCs生长提供良好的三维环境，3D生物打印可促进BMSCs在水凝胶支架内增殖和成骨分化；负载BMSCs的生物支架在体内可缓慢降解，具有较好的异位成骨能力。