钙-硅-镁体系生物陶瓷促进人骨髓间充质干细胞基因表达和成骨分化机制的研究

生物活性陶瓷是骨组织工程首选支架材料之一。前期研究发现，钙-硅-镁体系生物活性陶瓷如镁黄长石浸提液能促进骨髓间充质干细胞增殖、基因表达和成骨分化。动物实验也证实这类陶瓷能促进骨组织再生。但钙-硅-镁体系中各组分的作用及其作用机制还不清楚。本项目提出系统研究钙-硅-镁体系陶瓷的组成与其浸提液离子浓度的关系，确定不同离子组合形成的微环境对人骨髓间充质干细胞增殖、分化的影响规律。同时利用基因芯片方法研究细胞基因表达谱的相应改变，找出钙、硅、镁离子或其组合在激活IHH和WNT信号通路中所可能直接影响的基因。并进一步通过动物模型实验验证该体系陶瓷对组织再生的作用，从而阐明钙-硅-镁体系生物陶瓷的离子微环境调节人骨髓间充质干细胞生长、分化及其促进成骨的机理，为设计开发新型骨组织工程材料打下基础。

生物活性陶瓷是骨组织工程首选支架材料之一。前期研究发现，钙-硅-镁体系生物活性陶瓷如镁黄长石浸提液能促进骨髓间充质干细胞增殖、基因表达和成骨分化。动物实验也证实这类陶瓷能促进骨组织再生。本项目提出系统研究钙-硅-镁体系陶瓷的组成与其浸提液离子浓度的关系，在此基础上开发的生物活性玻璃,利用不同的热处理温度和造孔剂含量改变生物玻璃的孔隙率,从而达到对浸提液离子浓度范围稳定控制。在此基础上，本研究进一步明确了可以影响骨髓间充质干细胞增殖、分化的微环境的不同离子组成，合成了新型的生物玻璃BG20，进而利用基因芯片方法，研究了BG20在70%造孔剂和850℃热处理温度下骨髓间充质干细胞基因表达谱的相应改变，提示Ihh和Wnt信号通路参与骨髓间充质干细胞成骨发育调控，阐明钙-硅-镁体系生物陶瓷的离子微环境调节骨髓间充质干细胞生长、分化及其促进成骨的机理，为设计开发新型骨组织工程材料打下理论基础。