纳米磷酸钙生物陶瓷对骨生长因子的选择性吸附

蛋白吸附是材料植入体内首先发生的系列复杂的分子事件，影响细胞的增殖、分化及随后的组织形成。蛋白吸附在磷酸钙陶瓷骨诱导中的机制尚未阐明，但多认为与生长因子的选择性吸有关。本项目基于申请者前期发现：与常规陶瓷相比，纳米磷酸钙陶瓷在溶菌酶/白蛋白双蛋白体系中能够选择性吸附更多低分子量的溶菌酶，并能够在动物体内诱导形成更多的骨组织。我们推测：磷酸钙陶瓷纳米结构对骨生长因子蛋白具有更强的选择性吸附作用。本项目拟利用微波工艺制备纳米磷酸钙双相陶瓷，以常规陶瓷为对照，采用BMP2/BSA双蛋白体系结合血清体系，以及体内扩散盒构建的生物反应器，通过凝胶电泳、免疫印迹以及酶联免疫等方法考察纳米陶瓷对骨相关蛋白的选择性吸附，从材料微纳米结构-生长因子-骨诱导性上建立纳米磷酸钙生物陶瓷对骨生长因子蛋白的选择性吸附模型。本项目的开展，不但有助于阐明骨生长因子蛋白在骨诱导中的作用机制，而且有望发展新一代人工骨。

由疾病、外伤、骨质疏松等各种原因带来的骨缺损在临床上十分常见，一旦发生骨缺损，难以完全靠自身移植进行修复，往往需要具有良好生物活性的骨替代材料。大量的实验研究已经证实一定组成和结构的磷酸钙陶瓷（Cacium phosphate, CaP）能够诱导骨形成，磷酸钙陶瓷骨诱导理论已经逐渐被人们所接受，磷酸钙陶瓷作为一作优良的成骨材料在临床上广范应用。蛋白吸附是材料植入体内首先发生的系列复杂的分子事件，影响细胞的增殖、分化及随后的组织形成。蛋白吸附在磷酸钙陶瓷骨诱导中的机制尚未阐明，但多认为与生长因子的选择性吸有关。本项目通过微波烧结工艺制备了一系列具有纳米结构的磷酸钙陶瓷，并通过与成骨细胞共培养发现，纳米陶瓷更有利于促进细胞增殖和碱性磷酸酶活性。通过溶菌酶与白蛋白双蛋白体系构建的吸附体系发现，纳米陶瓷对低分子量的溶菌酶有一定的选择性吸附能力。我们采用了FRET技术研究了在成骨、成肌以及成神经等诱导剂的作用，人骨髓间充质干细胞的分化过程中FAK和Src活性变化。结果表明，细胞膜上的FAK和Src活性受成骨诱导剂而明显上调；成肌诱导剂只上调Src而非FAK；成神经诱导剂会短暂地先上调FAK活性随后上调Src，随即会负向抑制FAK活性。这些结果明显地解释了在干细胞分化过程中，FAK和Src活性的变化，有助于我们理解在组织工程中干细胞分化的机制。随后，我们通过体内实验证实了纳米陶瓷更有利于诱导成骨。通过在本项目的开展，我们发展了新型可注射多孔磷酸钙微球，并试图通过构建纳米结构提高微球的骨诱导能力。在实验实施过程中，项目组发表了科研论文13篇，其中SCI收录论文7篇，EI收录4篇，CSCD收录论文1篇，出版著作2本，授权国家发明专利2项，较好地完成了项目预定目标。