梯度可控降解多孔磷酸钙纳米陶瓷的制备及骨诱导和抗肿瘤性能研究

因肿瘤切除的骨缺损的常规疗法是使用自、异体骨填充并进行放化疗以防止肿瘤复发。然而因自、异体骨来源有限以及放化疗对正常细胞及免疫系统会造成损伤，探索既能促进新骨再生又具抗肿瘤活性、且低毒副作用的骨修复材料已成为近年来生物材料科学萌生的一个热点。于此，本课题拟结合再生医学原理和纳米技术研制既有骨诱导性又有抗肿瘤活性的多孔磷酸钙纳米陶瓷用于因肿瘤导致的骨缺损再生修复和肿瘤抑制。获得的纳米陶瓷将和MSCs结合研究在纳米陶瓷的调控下MSCs的各种生物学行为，特别是调控MSCs沿成骨细胞系分化的作用，并从细胞和分子生物学水平探索各种物理化学因素对MSCs的调控及分化机理。同时，使用骨肉瘤细胞研究纳米陶瓷的降解动力学和抑制骨肉瘤细胞增殖的关系及机制。本课题还将进行动物体内实验观察和研究纳米陶瓷诱导骨形成及凋亡肿瘤细胞的生物学性能，以便为基于纳米陶瓷的因肿瘤导致的骨缺损再生修复的进一步临床前研究奠定基础。

本课题的中心任务是设计具有梯度结构的纳米磷酸钙陶瓷，并希望该陶瓷具有双重生物学性能，即既具有良好的促进骨再生的性能，包括骨传导和骨诱导，有要具有能抑制肿瘤细胞生长的性能。在本项目的资助下，本课题研制出具有纳米颗粒的磷酸该纳米多孔陶瓷，该陶瓷体外模拟实验证实该纳米多孔陶瓷具有一定的纳米磷酸钙颗粒释放的特征，体外细胞实验及体内动物实验均证明该纳米多孔陶瓷具有良好的骨诱导性能，能促进骨快速生长，同时证实又具有一定的抑制肿瘤细胞的性能。同时。本课题探讨了该纳米多孔陶瓷的具有这些生物学性能的生物学机制，发现纳米多孔陶瓷具有骨诱导性能是基于表面拓扑结构导致细胞的生物力学性能发生变化，而抗肿瘤效应是因为肿瘤细胞能快速吞噬磷酸钙纳米颗粒，这些颗粒能进人细胞核，从而导致肿瘤细胞的凋亡。此外，本课题还证实了具有不同纳米表面的磷酸钙均具有一定的诱导干细胞朝成骨方向分化的潜能。