DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.07.246

采用静电纺丝技术制备了聚乳酸（PLA）/纤维素纳米晶体（CNC）复合支架，以评估CNCs对PLA生物相容性和成骨能力的影响。使用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射图谱（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）对支架进行了表征。与纯聚合物相比，复合材料支架的机械性能显著增强。这是由于聚合物链和CNCs之间更强的相互作用。与纯聚合物相比，复合支架表现出更高的热稳定性。值得注意的是，在所制备的复合支架存在下观察到良好的粘附和增殖，这表明它们具有优异的生物相容性。在复合支架表面上观察到更高的矿化度。所制备支架被培养的细胞显著覆盖，并且相对于对照组显示出更高的荧光强度。另外，在复合支架中观察到更高的成骨基因标志物表达，这一事实证实了其增强的成骨能力。治疗3周后，在大鼠颅骨缺损模型中监测到所制备支架的骨再生能力。所制备的支架具有良好的生物相容性和优异的骨诱导性。因此，该支架具有作为组织工程应用生物材料的潜力。

图1.用于提取CNCs的原始生物量，（a）纯稻壳、稻壳衍生的纤维素和酸水解的CNCs悬浮液，（b）稻壳衍生的纤维素和CNCs的FTIR光谱，（c）稻壳衍生的纤维素和CNCs的XRD图谱，以及（d）稻壳衍生的CNCs的TEM图像。

图2.（a＆b）纯PLA聚合物及其复合支架的FTIR光谱，以及（c）纯PLA聚合物及其复合支架的XRD图。

图3.纯PLA聚合物及其复合支架的FE-SEM形态。

图4.纯PLA聚合物及其复合支架的力学性能，（a）应力-应变曲线，以及（b）纯PLA聚合物及其复合支架模量和韧性值的变化。

图5.纯PLA聚合物及其复合支架的热稳定性，（a）纯PLA及其复合支架的DSC热分析图，（b）相对于CNCs含量，熔融行为和熔化热的变化，以及（c）纯PLA聚合物及其复合支架的TGA热分析图。（插图：放大的热谱图）。

图6.细胞粘附和增殖。（a）6和12h后，粘附在纳米纤维上的hBMSCs的免疫荧光染色。（比例尺：100μm）（b）在PLA及其复合支架上的hBMSCs的细胞活性数据，以及（c）在孵育7和14天后纯PLA及其复合支架的矿化能力（p*<0.05＆p**<0.01）。

图7.细胞培养3天后，含BMSCs的PLA/CNCs支架的荧光显微镜图像和相应的强度分布（放大倍数为20）。

图8.（a）孵育7天和（b）孵育14天后，通过实时PCR技术评估PLA-2复合支架的成骨能力。与对照组相比，存在PLA-2复合支架时成骨基因标记物的表达更高（p*<0.05）。

图9.（a）在指定条件下进行的体内外科手术实验的代表性图像，以及（b）显示治疗3周后通过µCT修复的大鼠颅骨缺损的图像。

图10.苏木精和曙红（H＆E）染色在指定条件下治疗3周后从颅骨缺损部位收集的组织切片（比例尺：500µm）。PE，腹腔；NB，新骨形成。