聚多巴胺包被的仿生骨支架负载外泌体促进BMSC成骨分化及骨再生

骨缺损的修复理想地通过骨组织工程完成。最近的研究探索了骨组织工程中支架功能修饰的可能性。我们制备了SF-CS-nHA（SCN）仿生骨支架，并通过添加负载骨髓间充质干细胞（BMSCs）外泌体（Exos）的聚多巴胺（PDA）涂层对支架材料进行功能修饰。研究了功能复合支架（SCN/PDA-Exo）对BMSC增殖和成骨分化的影响。此外，将SCN/PDA-Exo支架植入动物体内以评估其对骨再生的影响。方法：通过真空冷冻干燥/化学交联方法制备SCN仿生支架。通过表面涂层方法添加负载BMSC-Exos的PDA功能化涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析和接触角测试检测功能复合支架的物理和化学性质。体外，将BMSCs接种在不同支架上，通过共聚焦显微镜检测BMSCs对外泌体的内化。通过SEM、CCK-8测定和鬼笔环肽染色检测BMSC增殖活性和细胞形态。通过免疫荧光、茜素红染色和qRT-PCR检测BMSC成骨分化。体内，将功能复合支架植入兔临界桡骨缺损模型中。通过3D-CT扫描检测骨修复。使用HE染色、Masson染色和免疫组织化学评估骨再生。结果：与SCN支架相比，SCN/PDA-Exo功能化复合支架具有更大的平均表面粗糙度和更强的亲水性。体外，固定在SCN/PDA-Exo支架上的Exos被BMSCs内化。SCN/PDA-Exo组的BMSC形态、增殖能力和成骨分化效果显著优于其他对照组（p < 0.05）。SCN/PDA-Exo功能复合支架对骨缺损修复和新骨形成的作用显著优于其他对照组（p < 0.05）。结论：本研究发现SCN/PDA-Exo功能化复合支架在体外促进BMSC增殖和成骨分化，并在体内提高骨再生效率。因此，通过功能性PDA涂层将外泌体与仿生骨支架结合可能是功能修饰生物支架的有效策略。