目的對天然生物材料聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)在骨科領域應用的研究進展進行綜述。方法查閱近年來PHA在骨缺損、骨修復和骨腫瘤中的相關研究文獻并進行綜述,從PHA用于骨修復的優勢、面向骨修復的PHA醫用器件制備及其在骨科的應用等多方面闡述PHA的研究概況。結果 PHA具有良好的生物可降解性、生物相容性和潛在的骨誘導能力,是較好的骨組織修復材料;除了傳統的PHA 醫用植入物,利用靜電紡絲法、3D打印等技術可設計出多種功能化PHA 醫用器件,以滿足自發誘導骨再生,可注射微創修復骨組織、抗菌協同骨修復、輔助建立三維骨腫瘤模型、干細胞定向成骨分化等多種骨科臨床需求。結論PHA在骨科領域的應用是醫用轉化的研究熱點之一,雖然目前還未達到臨床使用要求,但其針對骨缺損的組織工程修復優勢已經逐步體現,具有較好的骨科應用前景。
目的構建負載BMP-2和人β防御素3(human β-defensin 3,HBD3)的聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)微球,并評估其抗菌性、生物相容性以及促成骨分化效果,旨在為骨組織工程提供一種新的支架材料。方法 采用大豆磷脂(soybean lecithin,SL)介導的生長因子修飾技術制備SL-BMP-2和SL-HBD3,再利用微流控技術制備含有BMP-2及HBD3的功能化PHA微球(functional microsphere,f-PMS),同法制備單純PHA微球(pure microsphere,p-PMS)作為對照。然后,通過掃描電鏡觀察兩種微球形貌、檢測吸水率,并利用ELISA試劑盒檢測f-PMS 中BMP-2和HBD3釋放規律;采用活/死細菌染色觀測兩種微球在金黃色葡萄球菌以及大腸桿菌懸液中的抗菌效果;采用與人BMSCs共培養,通過Transwell和細胞計數試劑盒8檢測微球生物相容性,以及Ⅰ型膠原(collagen type Ⅰ,COL-1)免疫熒光染色和ALP濃度測定來判定微球促成骨分化作用。結果 實驗成功構建f-PMS及p-PMS兩種微球。掃描電鏡觀察示p-PMS表面粗糙,分布直徑 1~3 μm的孔隙;而f-PMS表明光滑,且存在白色顆粒狀物質;兩組吸水率差異無統計學意義(P>0.05);f-PMS中BMP-2和HBD3釋放曲線基本一致,均呈現早期突釋、后期緩釋規律。f-PMS能抑制金黃色葡萄球菌及大腸桿菌生長,且抗菌性高于p-PMS,差異有統計學意義(P<0.05);但兩種微球生物相容性差異無統計學意義(P>0.05)。免疫熒光染色示f-PMS成骨特異性蛋白COL-1熒光強度高于p-PMS,ALP濃度高于p-PMS,差異均有統計學意義(P<0.05)。結論 p-PHA具有良好的抗菌能力和生物相容性,并且能促進hBMSCs成骨分化,有望作為骨組織工程支架材料。