探讨电纺明胶聚己内酯(GT/PCL)纳米纤维气凝胶(NFA)结合软骨细胞外基质(ECM)对兔软骨损伤的修复作用。
方法静电纺丝法制备GT/PCL电纺膜，高速研磨后制成短纤维溶液，取新鲜牛关节软骨制备ECM，将短纤维溶液与ECM溶液(1 ∶10)混匀后冻干，制备GT/PCL/ECM(NFA)三维支架。采用扫描电镜、傅立叶红外(FTIR)光谱仪对GT/PCL、ECM、GT/PCL/ECM支架的组成成分、微观结构、溶胀率、孔隙率、抗压强度及降解率进行表征，将支架与软骨细胞共培养进行生物相容性检测。选择15只雄性新西兰大白兔，按随机数字表法分为空白对照组(A组，5只)和ECM组(B组，5只)和复合支架(GT/PCL/ECM)组(C组，5只)，建立软骨损伤模型后B、C组植入支架材料。术后3周时对三组动物采用半定量整体MRI成像评分系统(WORMS)评分评估膝关节软骨修复情况；处死动物后对各组膝关节采用国际软骨修复协会组织学评分标准(ICRS)行大体评分，HE染色及番红O-固绿染色行ICRS组织学评分。
结果三种支架扫描电镜下均呈现多孔三维结构，FIRT光谱显示GT、PCL已成功引入，电纺GT/PCL NAF的结构松散无法进行材料学表征。GT/PCL/ECM支架的溶胀率为(1 092.0±32.2)%，高于ECM支架[(933.6±16.3)%](P<0.01)；GT/PCL/ECM支架孔隙率为(92.3±2.9)%，高于ECM支架[(85.9±2.2)%](P<0.05)；ECM支架抗压强度[(2.7±0.1)kPa ]与GT/PCL/ECM支架抗压强度[(2.4±0.1)kPa]差异无统计学意义(P>0.05)；ECM支架降解率高于GT/PCL/ECM支架，但差异无统计学意义(P>0.05)。GT/PCL/ECM支架细胞毒性评级为Ⅰ级，生物相容性较好。3周时C组WORMS评分为(49.0±11.4)分，较B组[(40.0±6.7)分] 、A组[(24.0±6.5)分]明显升高(P<0.05或0.01)；ICRS大体评分C组为(7.4±1.1)分，较B组[(4.6±1.1)分]、A组[(3.0±1.2)分]明显升高(P<0.01)；ICRS组织学评分C组、B组分别为(6.8±0.8)分、(4.2±0.8)分，较A组[(2.8±0.8)分]均明显升高(P<0.05或0.01)。
结论GT/PCL/ECM(NFA)支架具有与天然软骨相似的组织结构，并在物理特性和生物相容性方面优于传统ECM支架，为软骨细胞的黏附和生长提供了稳定的环境，促进了胶原再生，从而加速软骨损伤的修复。