纳米微粒携载基质金属蛋白酶小干扰RNA修饰仿生支架防止再生软骨退变

软骨组织工程的种子细胞在体外扩增中易发生去分化，导致细胞表型减弱，特异性细胞外基质分泌减少。植入体内后再生软骨易退变为纤维软骨或纤维结缔组织，影响疗效。既往有关基质金属蛋白酶(MMP)的研究显示在种子细胞体外扩增中MMP-3和MMP-13表达增多可导致细胞去分化。本研究利用该特性并结合小干扰RNA技术(siRNA)和纳米微粒载体技术，构建了携载MMP-3和MMP-13小干扰RNA质粒（MMP-siRNA）的壳聚糖纳米微粒；同时制备了生化组分和力学性能接近于软骨细胞外基质的复合仿生支架（II型胶原-硫酸软骨素-透明质酸-聚乳酸/羟基乙酸支架）。MMP-siRNA纳米微粒可对支架进行表面修饰并能转染在支架上进行体外扩增的种子细胞从而抑制MMP-3和MMP-13基因表达，对抗细胞去分化，维持表型，植入体内后防止再生软骨退变。本研究有助于优化组织工程软骨治疗技术,提高该技术对软骨损伤的修复效果。

软骨组织工程的种子细胞在体外扩增中易发生去分化，导致细胞表型减弱，特异性细胞外基质分泌减少。植入体内后再生软骨易退变为纤维软骨或纤维结缔组织，影响疗效。既往有关基质金属蛋白酶(MMP)的研究显示在种子细胞体外扩增中MMP-3和MMP-13表达增多可导致细胞去分化。本研究利用该特性并结合小干扰RNA技术(siRNA)和纳米微球载体技术，构建了携载MMP-3和MMP-13小干扰RNA质粒（MMP-siRNA）的壳聚糖纳米微球修饰的仿生支架用于转染种子细胞，植入体内后防止再生软骨退变。研究发现：1）分子量为170K、250K和800K的壳聚糖纳米微球的转染效率均高于5K、50K和85K的壳聚糖纳米微球，当氮/磷（Nitrogen /Phosphate，N/P）比值为4时，相对分子量为800k的壳聚糖纳米微球可高效转染兔软骨细胞；2）经过筛选，设计的小干扰RNA序列MMP3-610和MMP13-2024质粒微球有较高的干扰效率，与对照组间有统计学差异（P<0.05），在体外与软骨细胞共培养中可减少扩增的细胞过度分泌MMP-3和MMP-13，抑制细胞去分化，维持细胞表型；3）制备了生化组分和力学性能接近于软骨细胞外基质的复合仿生支架（II型胶原-硫酸软骨素-透明质酸-聚乳酸/羟基乙酸支架）。MMP-siRNA纳米微粒可对支架进行表面修饰并能转染在支架上进行体外扩增的软骨细胞。对兔软骨缺损模型进行修复发现：在6、12、24周再生软骨与对照组相比，特异性软骨细胞外基质含量丰富，细胞表型得以维持。以上研究表明携载MMP的siRNA质粒的壳聚糖纳米微球能成功转染，并有效干扰MMP-3和13的mRNA和蛋白表达，植入体内后可防止再生软骨退变。本研究有助于优化组织工程软骨治疗技术,提高该技术对软骨损伤的修复效果。