Preparation, characterization and biocompatibility of calcium peroxide-loaded polycaprolactone microparticles

Abstract

目的 探究聚己内酯（PCL）包载过氧化钙（CPO）微粒的理化特征及生物相容性。 方法 制备CPO/PCL微粒，并采用扫描电子显微镜和能谱仪分别观察并比较CPO、PCL和CPO/PCL三种微粒的微观形貌特点和元素分布情况。提取大鼠脂肪间充质干细胞并加入不同浓度的CPO和CPO/PCL微粒（0.10%、0.25%、0.50%、1.00%），检测各组微粒的氧气和过氧化氢释放量。在缺氧/常氧环境下，加入以上不同浓度CPO/PCL微粒，给予细胞正常培养或成骨分化培养，实时逆转录聚合酶链反应检测碱性磷酸酶（ALP）、Runt相关转录因子2（RUNX2）、骨桥蛋白（OPN）和骨钙素（OCN）基因表达。随后，将1.00% CPO/PCL微粒注射于SD大鼠皮下，于7、14 d时采用苏木精-伊红染色（HE染色）和免疫组织化学染色观察微粒注射后组织的病理学变化和免疫细胞变化情况。 结果 CPO微粒为多边形结构，PCL微粒呈小球状塑料粒子的状态，CPO/PCL微粒为块状晶体结构。能谱仪下CPO微粒出现明显的钙元素映射，CPO/PCL微粒表现为明显而均匀分布的钙元素映射，而PCL微粒则无该表现。CPO/PCL微粒氧气和过氧化氢的起始释放浓度均小于CPO组，且释氧维持时间较长。缺氧、成骨分化培养和正常培养条件下，CPO/PCL微粒浓度越大， Alp 、 Runx2 、 Ocn 和 Opn 基因表达水平越高，并在成骨分化培养下更明显（均 P <0.05）。微粒注射7 d时，注射部位周边肌肉组织纤维呈分散状，分布紊乱，大小粗细不一致，可见明显的血管充血，间隙增宽，间质轻度充血，局部水肿、炎症细胞浸润，部分组织呈大面积空泡化；微粒注射14 d时，注射部位周边肌肉组织和微粒植入部位组织纤维排列较为整齐，间隙大小未增厚，可见稍许充血，局部炎症细胞浸润，微粒植入部位组织局部可见明显空泡化现象，但空泡化较7 d时明显改善。微粒注射7 d时周边肌肉组织中CD3和CD68阳性细胞表达显著增多（均 P <0.01），整体呈大面积分布密集表达；注射14 d时，周边肌肉组织和微粒植入部位组织中CD3和CD68阳性细胞数较注射7 d时减少（均 P <0.01）。 结论 CPO/PCL微粒植入组织后具有较好的释氧性、较小的组织损伤、较佳的生物相容性。