构建介孔/大孔镁硅活性支架材料调控细胞/组织再生研究

采用自组装-双模板技术，研制可控介孔(2-15nm)/大孔(200-500μm)结构的镁硅生物活性支架材料，用这种高比表面积、分级孔互相连通的多孔支架调控细胞/组织再生。系统地研究支架材料的本征和结构特性对其生物相容性、生物活性和降解等的影响和机制。研究介孔结构材料与蛋白质相互作用及机理，支架的表面性质和纳米孔道等对生物活性因子(如BMP)/药物的吸附与控释的影响。探索支架材料组成、表面/界面和介孔结构等特征对骨细胞粘附、增殖和分化，以及对骨相关基因表达的影响机制。通过动物实验，研究支架材料或载因子对组织再生的作用机制，揭示支架材料降解和新骨组织再生性能之间的关系，材料促进骨再生修复的机理。通过本研究，阐明活性支架材料的介(大)孔结构与性能(高比表面积/孔容)和功能(缓释和快速成骨等)的关系，为发展新型、有特殊功能的组织再生材料提供新思路和方法，为材料临床应用提供实验依据。

研制出高比表面积和可控介孔结构的镁钙硅基生物活性支架材料，用这种生物活性支架材料调控成骨细胞/骨组织再生，修复骨缺损。介孔支架材料具有优良的降解性和生物活性，材料浸入模拟体液中，表面有磷灰石生成；介孔活性支架能材料促进细胞增殖和分化。研究支架材料的理化性能及结构特征对其生物相容性、生物活性和降解性等的影响机制。研究介孔结构支架材料与生物活性因子如蛋白质相互作用及机理，支架的表面性质和介孔孔道等对生物活性因子(如BMP)/药物（如抗生素）的吸附与控释的影响。探索了支架材料组成、比表面积和介孔结构等特征对成骨细胞粘附、增殖和分化，以及对骨相关基因表达的影响及机制。介孔支架材料比表面积增高，生物活性越高，能显著加快磷灰石沉积，高比表面积的介孔支架材料能促进细胞增殖和分化。孔径大小明显影响介孔支架材料对BMP的吸附和释放；大尺寸孔径的材料能吸附更多量的BMP，能缓慢释放BMP，促进细胞增值。大孔径的介孔钙硅基支架材料作为载体，具有很好的细胞相容性，在负载生物活性大分子方面具有很好的应用前景。通过动物模型实验，研究支架材料或载生长因子(如骨形态发生蛋白BMP)对骨组织再生的作用机制，揭示镁钙硅基生物活性支架材料的降解和新骨组织再生性能之间的关系，材料促进骨再生修复的机理。介孔钙镁硅基材料负载骨形态发生蛋白（BMP），材料体外降解性能良好，具有BMP蛋白缓释性能。异位成骨实验表明，高比表面积的钙镁硅基材料负载BMP异位诱导成骨能力显著。材料复合生长因子植入骨缺损，不断降解，新生骨逐渐生成，表现出优良的成骨性和降解性能。负载BMP能显著加速骨缺损修复，通过本研究，阐明生物活性镁钙硅基支架材料的介孔结构与性能(高比表面积)和功能(缓释和快速成骨等)的关系。