具有拓扑形貌的双层引导组织再生膜的构建及其细胞响应行为研究

Guided tissue regeneration (GTR) and periodontal tissue engineering technology have brought a new concept for the treatment of periodontal disease and achieved a real clinical effect. GTR membrane/ scaffold material are the key factors of these two technologies. At present, it is one of the important ways to improve the design of the biomaterials by changing their surface topography, regulating cell behavior, and activating cell function and gene expression. Based on the idea of cell-material interaction, in this study, a series of bilayered PLGA/wool keratin composite membranes with different micrometer surface topography (post, pit and groove) will be prepared. The surface morphology, mechanical properties, the effect on the behavior of BMSCs and PDLSCs, and the biocompatibility in vivo will be investigated. Then, the composite membranes will be used to evaluate the effects in guided tissue regeneration in rabbits. The study will serve as a foundation for further study of GTR membranes with surface topography, the effect on stem cell behavior and the therapy of periodontal disease.

引导组织再生(GTR)及牙周组织工程技术为牙周病的治疗带来了全新的理念并取得了确实的临床效果。GTR膜/支架材料是这两项技术的关键。通过改变材料表面的拓扑形貌对其进行改性，调控细胞行为，激活细胞功能和基因的表达是目前生物材料设计的重要思路之一。本研究基于申请人对引导组织再生材料的前期基础研究优势，依据细胞-材料相互作用的思路，制备了一系列具有不同微米表面拓扑形貌（微柱、微坑和沟槽）的双层PLGA/羊毛角蛋白引导组织再生膜，检测其表面形貌、力学性能、对骨髓间充质干细胞和牙周膜干细胞黏附、分化等行为的影响、体内生物相容性等，最后用于GTR术，观察复合膜对牙周组织的再生作用，以期为具有拓扑形貌的理想引导组织再生膜的开发、研究其对干细胞行为的影响以及牙周病的再生治疗提供实验基础和理论依据。

引导组织再生(GTR)及牙周组织工程技术为牙周病的治疗带来了全新的理念并取得了确实的临床效果。GTR膜/支架材料是这两项技术的关键。通过改变材料表面的拓扑形貌对其进行改性，调控细胞行为，激活细胞功能和基因的表达是目前生物材料设计的重要思路之一。本研究制备了一系列具有不同微米表面拓扑形貌（微柱、微坑和沟槽结构各三组，一共九组）的PLGA/羊毛角蛋白引导组织再生膜，检测其对骨髓间充质干细胞和牙周膜干细胞黏附、分化等行为的影响、体内生物相容性、异位成骨以及用于GBR、GTR术的效果。研究发现，10μm沟槽拓扑形貌的PLGA/羊毛角蛋白复合膜比其余9组复合膜（8组拓扑形貌组+1组无结构组）在促骨髓间充质干细胞成骨分化能力上更有优势；2μm凹坑拓扑形貌的PLGA/羊毛角蛋白复合膜比其余9组复合膜在促牙周膜干细胞增殖能力上更有优势；10μm沟槽拓扑形貌的PLGA/羊毛角蛋白复合膜比其余9组复合膜在促牙周膜干细胞成骨分化能力上更有优势，因此，研究选用10μm沟槽组进行后续实验。牙周膜干细胞膜片能与10μm沟槽拓扑结构复合膜黏附，实现共培养；BMSCs和PDLSCs细胞-沟槽结构PLGA/羊毛角蛋白复合膜复合物具有良好的生物相容性，并且具有一定的异位成骨效果；BMSCs和PDLSCs细胞膜片-沟槽结构复合膜复合物能够较好的促进骨缺损修复和再生，具有良好的引导骨组织再生作用；实验成功提取和鉴定了犬牙周膜干细胞，证明犬牙周膜干细胞属于间充质细胞来源；成功制备犬牙周膜干细胞膜片并表征；PDLSCs细胞膜片-沟槽结构复合膜复合物能够较好地促进牙槽骨、牙周膜、牙骨质等牙周组织再生和修复，具有良好引导牙周组织再生作用，其再生效果与商品化的胶原膜相近。本研究为具有拓扑形貌的引导组织再生膜的开发以及牙周病的再生治疗提供实验基础和理论依据。