细胞募集性水凝胶功能支架实现牙周组织内源性再生的应用基础研究

在前期研究基础上，研制具有细胞募集性和多因子顺序控释效能的水凝胶微球-支架复合系统，为内源性牙周组织再生开辟新的研究空间。以微球化SDF-1、bFGF、BMP-2/7、VEGF、PDGF-BB为工具药，制备Dex-GMA/Gtn水凝胶微球-支架复合系统，通过控制微球降解实现多因子顺序释放，优化多因子协调控释的曲线方程。通过生物反应器，体外观察顺序给药支架系统的细胞生物学效应；通过动物模型，总结多因子顺序控释募集机体干细胞，实现异位（GFP转基因小鼠背部皮下）、原位（根分叉组织缺损）组织再生和血管化的机理与规律，逐步筛选多因子顺序释放的剂量和控释标准，优化功能性支架制备处方，并初步探索通过远程机体干细胞龛激活对功能支架细胞募集性的影响；分离鉴定不同时期归巢的干细胞，为生物支架材料募集内源性干细胞、实现牙周组织再生提供研究基础，为基于体内组织工程设计的细胞募集性新型支架研制和临床转化提供经验。

本项目按照项目计划书完成相应研究任务，我们在前期研究基础上，研制出具有细胞募集性和多因子顺序控释效能的水凝胶微球-支架复合系统，获批国家发明专利一项《一种具有细胞募集性的凝胶微囊及其制备方法》（ZL 2013 1 0085257.7），为内源性牙周组织再生开辟新的研究空间。课题实施过程中，我们以微球化多种生长因子和细胞归巢因子为工具药物，制备具有独特舱腔结构的Dex-GMA/Gtn水凝胶微球-支架复合系统，该系统可以通过控制微球降解实现多因子顺序释放；进一步，课题组通过严格设计的体内外实验优化多因子协调控释的曲线方程。同时，我们通过生物反应器，体外观察顺序给药支架系统的细胞生物学效应；通过动物模型，总结多因子顺序控释募集机体干细胞，实现异位（GFP转基因小鼠背部皮下）、原位（根分叉组织缺损）组织再生和血管化的机理与规律，逐步筛选出细胞募集性生物材料多因子顺序释放的剂量和控释标准，优化功能性支架制备处方，并初步探索通过远程机体干细胞龛激活对功能支架细胞募集性的影响；最后，课题组分离鉴定不同时期归巢的干细胞，为生物支架材料募集内源性干细胞、实现牙周组织再生提供研究基础。本项目通过多学科（组织工程学、生物材料学、药物学、分子生物学）的联合协作，针对目前内源性再生过程中的关键步骤——干细胞归巢的分子机制不明的现状，率先探讨其相关分子机制，为基于体内组织工程设计的细胞募集性新型支架研制和临床转化提供经验。研究成果均发表于高水平国际杂志上，包括综述4篇，研究论著12篇。部分成果过得2013年陕西省科学技术一等奖，项目负责人为第二完成人。该项基金共资助培养研究生6名，毕业3名。