骨组织工程化培养中力学环境对骨髓间充质干细胞的影响及其调控途径的研究

在体研究表明力学环境对骨组织的自我更新有重要作用，力影响骨髓间充质干细胞（MSCs）的增殖与分化。通过总结在体骨力学感知、传输、传质和调控机理的研究，阐述骨组织工程化培养中载荷作用的形式及其调控过程。由此提出骨组织工程化培养中载荷作用MSCs四种途径的假设。在三维支架条件下施加动态载荷，用支架的表观应变确定力学环境，建立种子细胞的力学响应模型，研究1）MSCs增殖、分化的力学响应规律；2）力通过骨细胞对MSCs的影响；3）力通过成骨细胞对MSCs的影响；4）力通过骨细胞、成骨细胞共同对MSCs的影响。本项目不仅仅揭示3D下MSCs增殖、分化的力学响应规律，更重要是通过体外不同细胞存在条件下研究力学作用的自然途径，为体外骨组织工程化培养提供思路。本成果可深入了解骨力学调控机制，可在骨组织工程化构建中应用，同时对人体健康、骨病治疗等都有启示。此研究既有科学意义又有实际应用价值。