基于精密控制导向静电纺丝技术的磁性三维多孔膜的制备与工程化骨组织的重构

At present,there is no ideal method to restore the bone loss of jaw and alveolar caused by various reasons.Thus,building nanofibers which could simulate the extracellular matrix both in structure and function may be a breakthrough for tissue regeneration in the field of tissue engineering.Based on our previous work that the poly(ε-caprolactone)/type-I collagen/nanophase hydroxyapatite nanofber and magnetic nanofibers could induce regeneration of vascularized bone, we will prepare magnetic 3-D porous nanofibers which have the characteristics of ECM using elecrospinning technique.With RCCS cell culture system,mesenchymal stem cells can be induced to ossifiation differentation under static magnetic field,while the seed cells can be induced into the internal of nanofibers,in order to realize the 3-D reconstruction of bone in vitro and in vivo.We will investigate the effects of the superparamagnetic scaffold on proliferation,differentation and function of osteoblasts under different magnetic condition,then further illuminate the mechanism and rules that magnetic scaffold promote bone formation,in order to provide technical and experimental basis for developing a novel preparation technique of the resoration for jaw defect.Our project is aiming at the problem of 3-D scaffolds ingrowth,and come up with the new approcach for bone construction,finally establish a good foundation for realizing the clinical reconstruction of maxillofical bone tissue especially the periodontal bone defects.

各种原因引起的颌面部及牙周骨量丢失目前尚无十分理想修复方法，构建结构和功能均能模拟细胞外基质的支架将会是组织工程领域实现组织再生修复的突破点。在胶原/聚己内酯/羟基磷灰石复合纳米纤维膜、磁性纳米纤维膜诱导促进骨再生等前期工作基础上，利用精密控制导向静电纺丝技术，制备具有细胞外基质特征的磁性三维多孔支架膜性材料，在磁场作用下促进间充质干细胞骨化分化，在RCCS动态培养体系中促进种子细胞向支架内部内生生长，实现骨组织结构体内外三维重构。探讨磁性三维多孔膜性材料对成骨细胞增殖、分化和功能的作用，进一步阐明其促骨再生机制和促骨形成规律，为颌面部骨再生修复新方法的建立提供技术及实验依据。本项目针对三维骨组织支架内生生长不足的问题，首次提出三维支架膜工程化骨组织构建的新途径，为实现临床实用性颌面部骨组织尤其是牙周骨缺损重构新技术打下基础。

各种原因引起的颌面部及牙周骨量丢失目前尚无十分理想的修复方法，构建结构和功能均能模拟细胞外基质的支架是骨组织工程发展的方向。本项目中，利用定向可控静电纺丝技术，结合磁性纳米颗粒，调整电纺参数，制备获得孔径可控的取向磁性三维支架材料。从体外和体内两个方面研究了该取向材料对细胞分化，以及在磁场协同作用下，促进骨缺损修复和新骨形成的效果。结果显示：调整电纺参数后，可获得定向纤维，并且该支架材料具有较好的生物相容性，在三维培养作用下可有效促进细胞内生生长，并促进干细胞向成骨方向分化。构建大鼠颅骨临界骨缺损模型，对骨缺损处进行Micro-CT及组织学检测，结果显示磁性支架材料组可发挥一定支撑组织生长作用，在有外界磁场作用下，新生骨组织量最多。本项目的研究结果说明定向可控静电纺丝技术可用来制备模拟细胞外基质的支架材料，并可利于细胞内生生长。结合磁性纳米粒子作用后，支架材料具有较好的生物相容性，在外加磁场协同作用下，能够发挥促进骨化分化及新骨形成的协同作用，为临床上应用于颌骨缺损治疗奠定了实验基础。