上海交通大学:微流控明胶水凝胶微球捕获镁离子(2)

复合微球体外生物相容性

首先在24孔板中培养BMSCs和HUVECs细胞，然后用GelMA、GelMA-BP、GelMA-BP-Mg微球共培养BMSCs和HUVECs细胞。根据 1、3 和 5 天的活/死染色结果，复合微球对共培养的 BMSC 和 HUVEC 的毒性较小(图 2AB、DE)。此外，CCK-8 结果进一步定量验证了每组之间的细胞增殖活性(图 2C、F)。定量统计分析表明复合微球具有良好的生物相容性。图 3 和图 S5A、B 的面板 A-E 是 BMSCs 和 HUVECs 细胞与 GelMA、GelMA-BP 和 GelMA-BP-Mg 微球共培养 2、5 和 7 天的结果，以及定量分析 进行了细胞数。因此，这些结果表明，每组复合微球都具有良好的生物相容性。

图 2. 复合微球的细胞生物相容性。(A、D) BMSCs 和 HUVEC 细胞与复合微球共培养 1、3 和 5 天，通过活/死染色进行分析。活细胞是绿色的，死细胞是红色的。(B, E) 两种细胞存活率的统计。(C, F) CCK-8 检测到这些复合微球的毒性。

图 3. 复合微球的生物相容性。(A, B) BMSCs 和 HUVECs 细胞在复合微球上的增殖行为，观察了 2、5 和 7 天。(C)复合微球和细胞的共培养。红色显示骨架;蓝色显示核。(D)微球上细胞数的统计。

成管实验

图 4A 显示，在给定的时间点，HUVEC 在每组复合微球样品的提取物中培养。3小时和6小时后，GelMA-BP-Mg组的管形成更好，与GelMA-BP和GelMA组形成鲜明对比，表明复合微球释放的Mg具有一定的血管生成活性。ImageJ 用于计算结的数量和形成的管的总长度。因此，结果表明，GelMA-BP-Mg 组的这些计算参数高于 GelMA-BP 和 GelMA 组，并且具有统计学意义(图 4B、C)。

图 4. 复合微球的体外血管化、体外矿化和破骨细胞抑制。(A) 经过 1、3 和 6 小时的培养，HUVEC 细胞形成内皮网络。(B, C) 分析组间总长度 (B) 和节点数 (C) 的差异。(D) 不同微球复合物的骨髓间充质干细胞用茜素红 S 染色的照片。(E) 不同微球复合物中破骨细胞的 TRAP 染色显微镜图片。(F, G) 不同组茜素红 S 染色和 TRAP 染色的定量分析。

Q-PCR 和蛋白质印迹评估

培养 24 小时后，GelMA-BP-Mg 组中 VEGF 和 e-NOS 的表达水平显着高于 GelMA-BP 和 GelMA 组(图 5A、B、E-G)。因此，这些结果证明团队的复合GelMA-BP-Mg 微球可以有效地释放 Mg2+以激活 e-NOS 和 VEGF 途径，从而促进血管再生。

图 5. 复合微球对 BMSCs 和 HUVECs 细胞中成骨基因和管基因表达的影响。(A-D) Q-PCR 显示相关的 mRNA 表达。这些基因包括 Runx2、ALP、VEGF 和 e-NOS。(E-I) 蛋白质印迹探索蛋白质表达并进行定量分析。

复合微球体内骨再生评估和体内Mg2+捕获性能

如图 6A 所示，sham 组和 GelMA 组在 4 周和 8 周后没有明显的骨再生，而 GelMA-BP 和 GelMA-BP-Mg 的骨质量有一定程度的改善。最后，注射 GelMA-BP-Mg 的骨骼的 Tb.Th、BV/TV 和 BMD 显着高于 GelMA 和 GelMA-BP 组(图 6B-H)。EDS 显示从骨缺损中获得的 GelMA-BP 微球在 1 周和 2 周后在表面具有 Mg2+ 分布(图 6I)。因此，结果证明 GelMA-BP 微球仍然可以有效地捕获体内的 Mg2+。

图 6. Micro-CT 评估了可注射复合微球对体内骨再生的影响。(A-C) 骨质疏松大鼠模型成功建立和定量分析。4 周和 8 周时骨质疏松性骨缺损大鼠股骨远端的典型显微 CT 图像。(E-H) 不同治疗组微 CT 参数的定量分析:(E) Bv/Tv、(F) Tb.Sp、(G) BMD 和 (H) Tb.Sp。(I) GelMA-BP微球注入骨缺损1周和2周后，EDS显示微球表面Mg2+分布，证明GelMA-BP微球可有效捕获体内Mg2+。

文章来源：《上海交通大学学报》 网址: http://www.shjtdxxb.cn/zonghexinwen/2021/0806/857.html