可控释多种生长因子的形状记忆支架在骨组织工程中的研究

Mandibular defects is a common problem encountered by oral and maxillofacial surgeons. Many approaches have been made, but the current therapies have serious limitations; such as donor site morbidity, risk of disease transmission and harvest limitation. At the same time, minimally invasive surgical procedures are increasingly important in bone defected repairment ,but biomaterials consistent with the delivery approach that allow one to control the structure of the materrial after implantation are lacking.As the medical development, future advances in bone reconstruction will likely incorporate therapies that mimic critical aspects of these natural biological processes, using the tools of shape memory polymer scaffold. Shape memory polymers (SMPs) are a class of mechanically functional “smart” materials whose response can be easily tailored via modifications of the molecular parameters and optimization of the transformation processes. This “smart” characteristic have generated substantical interest for bone tiusse engineering application. In this work, we originally design a new SMP that allows one to obtain porous structures with thermo-mechanical and shape recovery properties. Finally,depending on this new SMP porous structures, a critical size defect in rabbit mandibular were used to evaluated the response of cells and tissues to the SMP and SMP combining Platelet rich plasma (PRP). In the hoping that this new porous SMP could meet the needs of bone tissue engineering and could be effectively used in the minimally invasive surgical procedures.

肿瘤、外伤、炎症或先天畸形所致的骨缺损在当今临床上十分常见。目前虽然骨缺损的修复方法较多，然而对于不规则形态骨缺损修复或特殊部位骨移植仍是亟待解决的难题。形状记忆材料是指一类聚合物材料的初始形状在形变固定后，通过感知周围环境变化，对其状态参数进行自动调整，从而进一步恢复初始形状的聚合物。因其良好的生物相容性及优异的材料可塑性，在骨组织工程应用方面具有良好前景。本项目拟合成具有骨诱导性的热致型可降解形状记忆多孔支架材料，以富含多种骨生长因子的富血小板血浆凝胶为种子细胞载体，利用材料从临时形态向固定形态转变过程的形态变化和材料在体内的可降解性，在材料恢复到固定态过程中缓慢释放骨形成相关因子，以期获得一种具有热致形状记忆、可携带骨生成相关因子、生物相容性好及可生物降解吸收的新型骨组织工程支架材料，为不规则形态的骨修复以及特殊部位的骨生成提供崭新且更加有效的治疗方法。

骨缺损修复是一个复杂的过程，影响因素除支架材料本身的物理及化学性质外，还受到其表面微形貌，局部微环境等多种因素的影响。其中微环境中的细胞及细胞因子在骨生成和改建的不同阶段发挥着重要的作用。单纯通过改良支架材料的理化性能促进骨缺损修复存在一定的局限性，因此将支架材料与种子细胞及骨形成相关的细胞因子结合以促进骨组织的再生是骨组织工程发展的必然趋势。本项目通过合成的热致型多孔可降解形状记忆聚合物支架，多孔支架由微球堆积而成，可以实现药物携载和多孔结构的同步形成，而且无需牺牲材料，保证了支架的生物相容性能。同时支架具有形状记忆功能，支架的临时形状，在接近人体温度的状态下，30s后回复至初始形状。恢复过程不影响支架材料的机械性能、孔隙率、孔径等基本性能。该特性可预期，在临床应用中，植入手术创口较小，并能够更好的适配患者病变部位的缺损组织，减少手术创伤及并发症。同时，体外细胞毒性实验发现，支架材料具有良好的生物学相容性。体内实验亦显示支架材料具有优秀的成骨能力，携载生长因子促进更多的新骨形成。因此，本项目研究合成的支架材料集携载多种骨生长因子、种子细胞和形状记忆支架为一体，能够更好的模拟患者病变组织的复杂生物环境，具有更好的体内成骨能力。生物医学方面有很大的应用价值，本项目对热致型多孔可降解形状记忆聚合物支架的制备技术以及骨组织工程应用进行了探索研究，研究的成功经验有望为不规则形态的骨修复以及特殊部位的骨生成提供新的、更加有效的治疗方法。.目前，本项目研究成果已撰写并发表了SCI论文，资助并发表SCI论文6篇，其中影响因子3分以上SCI论文5篇。