“自组装E-GEPIs”引导硬组织矿化及再生的研究

牙及骨等硬组织的仿生矿化需要两个基本要素：生物大分子支架和纳米级钙磷蔟。前者启动了生物矿化过程，为矿化提供模板，并通过具有成核能力的功能基序（motif）来引导后者在支架中的持续、有序矿化，这一基于"bottom-up"的生长模式是生物矿化体形成严格等级结构的关键。近年来，通过分子自组装技术发展的生物大分子支架材料广泛地应用于生物矿化和组织工程，而基因工程无机物结合肽（GEPIs）是通过定向进化技术淘选的人工肽基序，这一基序能通过对无机晶体的空间识别和匹配，有效地控制晶体形态和有序排列。我们课题组在前期研究中发现了一种具有羟基磷灰石（HAP）轴向结合和成核能力的小分子肽E-GEPIs，本项目拟结合分子自组装技术，合成一种集"模板"和"成核"功能于一体的生物大分子支架 -"自组装E-GEPIs"，以引导硬组织的矿化和再生。本项目有望发展一种新的骨、牙等硬组织再生和替代材料。

中文摘要：.本项目拟用结合分子自组装技术，合成一种集生物大分子支架和矿化引导于一体的“自组装E-GEPIs”，以引导硬组织的矿化和再生，从而合成一种新的骨，牙等硬组织再生和替代材料。GEPIs是一种具有良好的晶体定向生长诱导能力的小分子肽，能通过对无机晶体的空间识别和匹配，有效的控制晶体形态和有序排列，但不能形成支架材料以及为纳米钙磷簇提供矿化空间，我们尝试将GEPIs与自组装分子P11-4进行融合，赋予E-GEPIs自组装能力，为生物矿化纳米钙磷簇的渗入提供物质基础，构建出自组装E-GEPIs/HAP复合体。研究结果表明，四种自组装多肽中E-GEPIS-P11-4-E-GEPIS(简称E-P-E)自组装能力较好，相对于其他三种对照组多肽，E-P-E可以形成较稳定的自组装纤维支架，并通过交联形成三维大分子支架结构，通过胶原纤维支架内特定的成核位点从而形成纤维内矿化的具有等级结构的生物矿化复合体。我们利用多种检测方法，如圆二色光谱CD观察β折叠缝，透射电镜TEM观察自组装纤维形态以及纤维内矿化程度，XRD检测晶体羟基磷灰石等，多种表征手段表明自组装多肽E-GEPIs基于“bottom-up”的生长模式形成了具有严格等级结构的生物矿化体，为发展新型骨、牙等硬组织再生和替代材料奠定了一定基础。