张力环境下PET微孔编织结构引导细胞迁移的机制研究

人工材料修复韧带损伤是关节外科重要的重建技术，其中骨髓间充质干细胞向材料的动态趋向、黏附和迁移并完成细胞分化、最终形成长期稳定的生物连接是关键。以往研究以提高材料表面亲水性、表面修饰、黏附适宜的细胞或细胞因子为重点，但对材料的微孔结构和细胞迁移行为的关系研究甚少。本课题根据骨传导理论和接触引导现象，首次提出材料微孔结构对骨髓细胞趋向、黏附和迁移具有直接引导作用。为此，本研究以自主研制、生物相容性良好的新编聚对苯二甲酸丁二醇酯（PET）微孔材料为载体，在生物反应器内通过各种三维编织、张力环境干预以及红外光谱、蛋白质谱、活细胞工作站、激光共聚焦显微镜和骨桥蛋白检测等技术方法和检测手段，拟探讨材料的结构形态、孔径、孔内通道、孔隙率以及张力对细胞迁移的引导机制，这一假说和新理论将对PET人工韧带材料的设计和研发具有重要的指导意义。

人工材料修复韧带损伤是关节外科重要的重建技术，其中骨髓间充质干细胞向材料的动态趋向、黏附和迁移并完成细胞分化、最终形成长期稳定的生物连接是关键。以往研究以提高材料表面亲水性、表面修饰、黏附适宜的细胞或细胞因子为重点，但对材料的微孔结构和细胞迁移行为的关系研究甚少。为此，申请人于2011年在国家自然科学基金面上项目资助下按照任务书的要求和时间节点分别开展了下列研究：（1）将三种不同强度的PET纤维采用两种不同的编织方法进行编织，得到多种不同结构和孔隙的人工韧带模型，并研究其生物安全性；（2）通过各种三维编织干预以及红外光谱、蛋白质谱、活细胞工作站、激光共聚焦显微镜和骨桥蛋白检测等技术方法和检测手段，研究材料的结构形态、孔径、孔内通道、孔隙率以及张力对细胞迁移的引导机制；（3）将不同3D编织PET纤维编织物植入动物体内，研究其在体内的相关生物学特性。本课题的创新点在于：根据骨传导理论和接触引导现象，首次提出材料微孔结构对骨髓细胞趋向、黏附和迁移具有直接引导作用，并通过相关实验探讨和证实其相关机制。本研究进展顺利，已按任务书要求完成所有研究内容，申请专利两项，同时获得国家发明专利授权1项，发表SCI论著1篇、中文论著4篇，培养硕士研究生4名，均已顺利毕业。