基因释放与表达双重可控组织工程支架的制备及研究

生长因子基因相对于生长因子蛋白，具有抗逆性强、体内表达持续时间长、制备方便、成本低廉等优势，非常适合于骨组织工程支架中应用。但由于基因转染入体内后其表达量以及表达持续时间都不再受到控制，存在极大的安全隐患。本项目根据临床骨损伤需要，针对基因可控性问题，设计构建非病毒类可强力霉素（Dox）正调控表达的质粒pSTAR-hBMP-4，并将该质粒与基因传输载体复合后引入采用体内可吸收高分子材料聚丙交酯乙交酯（PLGA），接枝纳米羟基磷灰石（g-HA）以及导电高分子材料苯胺五聚体（AP)与PLA的三嵌段共聚物（PAP)复合物制备成的基因释放与表达双调控的三维多孔组织工程支架中。研究通过不同电信号控制基因与传输载体复合物由该组织工程支架中的释放，以及Dox控制BMP-4基因不同时相的表达对骨损伤修复的影响。这种双调控的组织工程系统的研究成果将有可能为人类骨损伤治疗带来一种更加高效安全的治疗方法。

质粒基因具有抗逆性强、体内表达持续时间长、制备方便、成本低廉等优势，因此生长因子基因非常适合于骨组织工程支架中应用。但是由于质粒基因进入体内后其表达量以及表达持续时间都无法被控制，存在很大的安全隐患。本项目针对基因安全可控性问题，根据临床骨损伤需要设计构建了非病毒类可被强力霉素（Dox）调控表达的质粒基因pSTAR-hBMP-4，并将该质粒与基因传输载体AU-PEI复合。通过冷冻相分离的方法制备了苯胺五聚体与聚乳酸的三嵌段共聚物（PAP)/纳米羟基磷灰石（HA）/聚丙交酯-乙交酯（PLGA）复合材料多孔组织工程支架。研究了通过电信号控制基因与传输载体复合物从组织工程支架中释放，Dox控制BMP-4质粒基因的表达以及对骨损伤修复的影响，取得了较好的修复效果。这种双调控的组织工程系统有可能为骨损伤治疗带来一种更加高效安全的治疗方法。 本项目完成了计划任务，在本项目资助下，申请了中国发明3项，国际发明1项，发表了学术论文7篇，培养了博士研究生3人，硕士研究生1人。