负载抗炎肽的锆-金属有机框架封装于水凝胶促进软骨细胞外基质生成

目的 制备一种可用于修复伴有骨关节炎的软骨缺损的兼具软骨再生和炎性微环境调控的水凝胶支架.方法 通过溶剂热法制备锆金属有机框架(Zr MOF),并负载抗炎肽KAFAK,用紫外光交联法制备普鲁兰多糖/聚乙二醇复合水凝胶,将Zr MOF封装于水凝胶内部,通过扫描电镜、溶胀平衡、降解实验和流变力学表征水凝胶的理化性能.以兔骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)作为种子细胞,用活/死细胞染色验证水凝胶的生物活性,测定软骨细胞外基质糖胺聚糖的含量和成软骨标志基因COL2A1和ACAN及肥大化基因COL10A1的表达.结果 成功将抗炎肽KAFAK负载到Zr MOF,水合粒径为352.5 nm,粒径分布(PDI)为0.29,Zeta电位为(18.27±0.55)mV.普鲁兰多糖/聚乙二醇复合水凝胶封装Zr MOF后,随着Zr MOF含量的增加,扫描电镜观察到孔壁上的小孔越多;溶胀时间缩短,降解速度增加,流变性能改善.抗炎肽KAFAK负载到Zr MOF后再用水凝胶封装,到第21天,有(84.1±5.0)％的释放,显示出对抗炎肽KAFAK较好的缓释作用.活细胞在Gel、Gel-100 Zr MOF 和 Gel-100 Zr MOF@KAFAK 组的存活比率分别为(90.7±5.4)％、(93.5±4.3)％和(91.9±3.1)％,均显示出良好的生物相容性.以兔BMSCs为种子细胞,在成软骨诱导培养7 d和14 d后,Gel-100 Zr MOF@KAFAK组相较于Gel和Gel-100 Zr MOF组糖胺聚糖含量有显著提高(P＜0.05),成软骨标志基因COL2A1、ACAN表达显著升高(P＜0.05),而肥大化基因COL10A1表达显著降低(P＜0.05).结论 成功将负载抗炎肽的ZrMOF封装于水凝胶内部,通过对抗炎肽KAFAK的持续释放控制炎性微环境,产生更多的软骨细胞外基质,有利于维持成软骨表型.