负载SPIO的明胶海绵支架修复大鼠牙槽窝骨缺损的研究

理想的骨组织工程支架需要获得良好的骨修复，且可被无创性体内监测。超顺磁性氧化铁（SPIO）对骨缺损的修复已有体外实验报道，且可作为MRI造影剂。本研究用明胶海绵负载SPIO，检测复合支架对骨缺损修复和可视化的作用，也是首次对该纳米材料在组织工程中的应用效果进行直接的动物活体内评价。不同于以往将此纳米材料共混以制备电纺支架进行的动物实验评价，用明胶海绵作为载体可以更好地保存纳米材料的原有理化性能。

制备大鼠切牙牙槽窝骨缺损，将负载SPIO的明胶海绵植入骨缺损，以空牙槽窝和单纯明胶海绵为对照组。在术后0天、2周和4周以micro CT和MRI对骨缺损区进行追踪，以组织切片验证影像学结果。对骨缺损区和细胞内的SPIO进行普鲁士蓝染色和透射电镜检测。Micro CT显示术后三组均有持续的骨修复，SPIO组最为显著，显著高于空白组和明胶海绵组。骨缺损区MRI影像三组不同，在3个检测时间SPIO组的灰度值都是最低的。SPIO组在术后0天为显著的负性显影，术后2周灰度值增高，4周灰度值又降低。 空白组在术后呈现高灰度值然后持续降低至4周。明胶海绵组术后0天和2周的灰度值相似，到4周时稍降低。组织切片染色证实了影像结果，且检测到明胶海绵在2周已大量降解，4周时只残留少量。这也导致SPIO在骨缺损内的快速消除，但含有SPIO的细胞数量和细胞内的SPIO量随时间逐渐增加，被普鲁士蓝染色和TEM证实。骨缺损修复效果和MRI影像变化均与SPIO在骨缺损内和细胞内的量直接相关。通过micro CT测量牙槽窝术后长度的变化，发现SPIO组的牙槽窝得到很好的维持，而空白组和明胶海绵组都发生了显著减少。根据本研究结果，我们认为，负载SPIO的明胶海绵促进牙槽窝骨缺损修复和牙槽窝形态维持，同时赋予骨缺损区以MRI可视性。

文章已整理成文并在线发表Journal of tissue engineering and regenerative medicine http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/term.2641/full。