双相分子调控型软骨/骨修复支架用于组织工程关节软骨的研究

本课题组在前期研究中已模拟天然关节软骨的组成和结构，采用一体化技术制备出新型双相软骨/骨修复支架胶原蛋白/羟基磷灰石-胶原蛋白（COL/HA-COL）,研究表明该支架具有良好的理化特性及生物相容性，体内移植能协同修复关节软骨及软骨下骨组织。为了进一步改进该支架的生物调控能力，本研究在双相COL/HA-COL支架中分别复合有利于软骨修复及骨修复的生物活性分子硫酸乙酰肝素（HS）和磷脂酰丝氨酸（PS），试图使该支架不仅在结构和组成上模拟天然软骨及骨组织，同时在功能上具备双相调控软骨及骨组织修复的能力。研究生物活性分子的复合对支架理化特性的影响，调控骨髓间质干细胞（MSC）的粘附、增殖、分化的能力及分子调控机理，与MSC复合构建组织工程软骨/骨修复动物全层关节软骨缺损，进一步评价生物分子在体内调控组织修复的能力及作用机制。为临床关节软骨缺损的治疗、组织工程功能支架的制备提供理论依据。

本项目在前期研制出的双相软骨/骨修复支架胶原蛋白/羟基磷灰石-胶原蛋白（COL/HA-COL）支架中分别复合有利于软骨修复及骨修复的生物活性分子硫酸乙酰肝素（HS）,氨基葡萄糖（AGA）和磷脂酰丝氨酸（PS）。研究生物活性分子的复合对支架理化特性的影响，调控骨髓间质干细胞（MSC）的粘附、增殖、分化的能力及分子调控机理，与MSC复合构建组织工程软骨/骨修复动物全层关节软骨缺损，并进一步评价生物分子在体内调控组织修复的能力及作用机制。结果发现，上层HS或AGA的复合可明显提高COL支架的功能性, 并通过改变生长因子受体的表达模式及下游信号通路促进MSCs的成软骨分化；下层PS的复合使HA-COL支架具备更优良的理化特性，并明显提高MSCs在其上的粘附、增殖及成骨分化能力，其调控机制涉及ERK信号通路，体内复合MSCs移植明显提高大鼠骨修复能力。本项目的实施，开辟了双相分子调控功能材料促进复合组织修复研究的新领域，将为因各种原因引起的关节软骨损伤患者提供新的组织工程支架和治疗方法，为改善患者的生活质量提供更有效的解决途径，具有重要的学术价值和市场前景。