用于肝损伤修复的3D打印微结构丝素蛋白支架制备及表征OA

背景:肝脏组织工程是治疗肝损伤的重要措施,前期研究采用脂肪干细胞联合植物纤维支架、静电纺丝丝素蛋白支架、脱细胞肝脏支架修复小鼠肝损伤取得了良好效果,但是支架材料存在机械性能差、微结构不规则、无法最大程度模拟肝脏微结构等问题。目的:制备3D打印微结构丝素蛋白支架,评估该支架的生物相容性。方法:①将蚕茧脱胶处理后得到的丝素纤维溶解于溴化锂溶液中,随后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯进行接枝,将混合溶液透析、冻干后加入蒸馏水,配置3D打印生物墨水,加入光引发剂后进行3D打印,制备3D打印微结构丝素蛋白支架。检测3D打印支架的结构与压缩弹性模量。②将第3代小鼠脂肪干细胞分2组培养:对照组为平面培养,实验组为将细胞接种于3D打印微结构丝素蛋白支架中,CCK-8法检测支架的细胞毒性;活/死染色检测细胞增殖能力;扫描电镜观察细胞黏附情况;成肝诱导培养后,ELISA法检测诱导后细胞上清中白蛋白、甲胎蛋白分泌情况,RT-PCR检测诱导后细胞中白蛋白、细胞角蛋白18及细胞色素P450 mRNA表达。③取9只BALB/c小鼠,暴露肝左叶后将3D打印微结构丝素蛋白支架缝合固定于肝脏表面,术后第2,7,28天观察支架降解情况与肝脏-支架接触部位组织形态。结果与结论:①扫描电镜下见3D打印微结构丝素蛋白支架呈多孔状,孔隙结构规则、分布均匀,孔径为100μm,支架的压缩弹性模量为11.96 kPa。②3D打印微结构丝素蛋白支架无细胞毒性,脂肪干细胞可以黏附在该支架上并进行增殖,在支架内均匀分布;成肝诱导培养后,与对照组相比,支架组细胞上清内白蛋白、甲胎蛋白分泌增加(P<0.05),白蛋白、细胞角蛋白18及细胞色素P450 mRNA表达升高(P<0.05)。③随着术后时间的延长,支架与肝脏表面逐渐贴合且支架逐渐降解;苏木精-伊红染色显示,术后第2天,支架与肝脏表面存在明显交界,交界处存在较多炎细胞浸润,细胞开始进入支架内部;术后第7天,支架与肝脏表面交界处开始融合,交界处炎细胞浸润减少,支架内形成较多空洞且有较多细胞;术后第28天,支架与肝脏表面无明显交界,交界处炎症反应基本消失,支架明显降解。④结果表明,3D打印微结构丝素蛋白支架具有良好的生物相容性,能促进脂肪干细胞的黏附、增殖与成肝细胞样细胞分化。