改性纳米生物玻璃水凝胶的制备及特性初步研究

摘要：

目的:初步探讨改性纳米生物玻璃水凝胶的制备以及它的理化、生物学特性。方法:(1)取400 mL氢氧化钙饱和溶液，加入纳米二氧化硅悬液67 mL，制备纳米生物玻璃悬液，观察其悬浮稳定性。(2)制备终质量分数为10%明胶、1%海藻酸钠的水凝胶，设为对照组；在对照组水凝胶基础上加入实验(1)制备的纳米生物玻璃悬液，制备终质量分数为0.5%生物玻璃、10%明胶、1%海藻酸钠的水凝胶，设为实验组。观察2组水凝胶在4、25 ℃的成胶情况并记录成胶时间及在37 ℃的熔解情况并记录熔胶时间。另取2组水凝胶，4 ℃冷浴后用25 g/L的氯化钙溶液交联，用杨氏模量测定仪测量压缩模量。另取2组水凝胶，同前交联后于-20 ℃冻干，测量相关体积并计算孔隙率。样本数均为3。(3)取12只24 h龄C57BL/6J小鼠乳鼠，分离培养成纤维细胞(Fb)，倒置显微镜下观察其形态，并培养第3代Fb，用于后续实验。取Fb，制备细胞浓度为1×10
5个/mL的单细胞悬液，按随机数字表法(下同)分为实验组和对照组，分别加入实验(2)制备的实验组和对照组液态水凝胶，培养12、24、48 h，每组各取3孔，采用细胞计数试剂盒8法检测细胞存活率。(4)取第3代Fb，制备细胞浓度为(3.0～4.5)×10
7个/mL的单细胞悬液，分为实验组和对照组，每组1管，加入绿色荧光探针DIO染色，分别加入实验(2)中制备的实验组和对照组液态水凝胶9 mL，同前交联后制备载细胞水凝胶。培养3 d，激光共聚焦显微镜下观察细胞在凝胶中的存活情况；同前制备载细胞水凝胶块但不加绿色荧光探针DIO，培养7 d，在扫描电子显微镜下观察细胞在水凝胶中的黏附及伸展情况。(5)取6周龄雌性BALB/c-nu裸鼠12只，分为实验组和对照组，每组6只，在背部制作直径为1 cm的圆形全层皮肤缺损创面，伤后即刻，分别放入1块实验(4)制备的实验组和对照组载细胞水凝胶块。伤后7、14 d，每组取3只裸鼠，收集创面及创周组织，苏木精-伊红染色，观察创面愈合情况。对数据行独立样本
t检验。
结果:(1)纳米生物玻璃粒子可在水中均匀分散，具有良好的悬浮稳定性。(2)2组水凝胶在37 ℃下均呈熔融状态，均未见粒子析出。实验组和对照组水凝胶在37 ℃下的熔胶时间分别为5、10 min，在25 ℃下成胶时间分别为30、180 min，在4 ℃下成胶时间分别为5、10 min。实验组水凝胶压缩模量为(53±6)kPa，明显高于对照组的(23±6)kPa(
t＝6.364，
P<0.01)。实验组水凝胶孔隙率为(86.1±2.1)%，与对照组的(88.2±4.4)%相近(
t＝1.210，
P>0.05)。(3)细胞呈长梭形，细胞核所占比例较大，符合Fb形态学特征。培养12、24、48 h，实验组细胞存活率为(84±4)%、(89±4)%、(130±10)%，与对照组的(89±5)%、(90±4)%和(130±11)%相近(
t＝1.534、0.611、0.148，
P>0.05)。(4)培养3 d，2组细胞在水凝胶中形态完整，未见细胞核裂解、消失，细胞质保持完好，并且实验组细胞荧光强度明显强于对照组。培养7 d，实验组和对照组细胞在水凝胶中黏附、伸展，且实验组细胞在水凝胶中黏附数明显多于对照组。(5)伤后7 d，对照组、实验组裸鼠创面面积均缩小，且实验组减小更明显，2组裸鼠创面及创周均可见大量炎症细胞分布。伤后14 d，对照组裸鼠创面面积大于实验组，且创面及创周炎症细胞明显多于实验组。
结论:纳米生物玻璃水凝胶具有良好的理化、生物学特性和载细胞潜能，同时还具有促创面愈合能力，在临床应用方面有着较好的潜力。

关键词：伤口愈合、生物相容性材料、水凝胶、纳米生物玻璃

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在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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