基于PSeD马来酸酯生物活性控释支架复合生长因子构建眼眶组织工程骨的研究

Orbit is the criticle bony structure for maintain the normal position of eyeball, ocular function and middle facial appearance. Truma,tumor and inflammation can cause orbital bone defect,and thus cause eyeball malposition, visual loss and middle face malformation. Orbital repair by auto/allo-bone graft, tatinium, hydroxyapatite and high density polytheyle have been used in clinic, but complications like malposition,rejection and infection are not rare because of the thin orbital wall bone, the surrounding paranasal sinuses and the poor blood supply. Thus, the use of tissue engineering bone to repair the orbital bone defect has been the research hotspot and direction. However, the studuy of orbital tissue engineering bone meets its bottleneck since the lack of ideal scaffolds which are suitable for orbital special microenviroment. Thus this study attempt to develop a novel functional polymeric scaffold - PSeD-M and optimize the biodegradation rate and biomechanical properties according to the special local microenvironment of orbit. Further combination of heprin-VEGF/BMP2 growth factors will be used to construct a control release system of the growth factors in order to fabricate an angiogenetic and osteogenetic composite. After seeded with BMSCs the cell-growth factor- functional scaffold composite will be implanted to the canine orbital wall defect to study the effect and efficiency of the composite. This study is to explore the possibilities of using the novel cell-growth factor-functional scaffold composite to construct the tissue engineering bone which is suitable for orbital special microenviromnet and to give the novel biomaterial and new idea of bone tissue engineering.

眼眶是维持眼球位置、视功能和面中部形态的重要骨性结构，外伤、肿瘤和炎症等均可引起眼眶骨缺损，造成眼球移位、视功能障碍和面中部畸形。运用自体和异体骨组织、钛金属、羟基磷灰石与高密度聚乙烯等材料修复眼眶骨缺损已应用于临床，但由于眼眶壁菲薄，周围毗邻副鼻窦空腔、血液供应差等因素，植入材料易于发生移位、排异和感染等并发症，因此应用组织工程骨修复眼眶骨缺损是近年来的研究热点和发展方向。而眼眶组织工程骨研究的瓶颈是缺乏匹配眼眶特殊微环境的支架材料。本研究通过新型酸诱导环氧开环聚合法合成PSeD马来酸酯，制备适合眼眶力学和生物学性能的多孔支架，进一步复合肝素-VEGF/BMP2制备具有诱导血管和骨形成能力的控释支架，复合BMSCs构建适合眼眶特殊微环境的新型组织工程骨，修复犬眶壁标准骨缺损。探讨基于此新型控释支架材料复合生长因子和干细胞修复眼眶骨缺损的效能，为眼眶组织工程骨研究提供新材料和新思路。

项目背景和研究内容：.眼眶是维持眼球正常位置、视功能和面部外形的重要骨组织结构，眼眶骨缺损必须及时通过手术对眼眶骨缺损进行形态修复及功能重建。目前临床使用的修复材料均存在一定缺陷，造成眼眶骨缺损的修复效果难以令人满意。本研究在已建立的眼眶功能性重建手术和组织工程技术修复眼眶骨缺损的研究基础上，制备PSeD马来酸酯多孔支架，进一步复合肝素构建VEGF和BMP2控释的多孔支架，评估PSeD马来酸酯控释多孔支架生物相容性和成骨诱导活性，并验证该支架复合BMSCs修复犬眼眶壁标准骨缺损的效能。.重要结果和关键数据：.（1）PSeD马来酸酯多孔支架具有良好的生物相容性和骨相容性，体内降解速率与新生骨形成速率相符，丰富的表面功能基团利于种子细胞BMSCs的粘附和增殖；（2）肝素介导的细胞因子交联能有效地将VEGF和BMP2载入PSeD马来酸酯多孔支架，PSeD马来酸酯多孔支架在体外能长期缓释VEGF和BMP2；（3）PSeD马来酸酯控释多孔支架在体外显著促进种子细胞BMSCs成骨标志基因的表达升高，同时增加成血管相关基因的表达，BMSCs复合PSeD马来酸酯控释支架构建的组织工程骨在体内显著促进大鼠颅骨标准骨缺损的修复和犬眼眶标准骨缺损的修复；（5）在此项目的资助下，课题组在《Advanced Functional Materials》，《Biomaterials》，《Scientific Reports》等SCI收录杂志发表论文10篇；（6）参加国内重大学术会议交流5次，培养博士研究生3名，硕士研究生1名，另外2名博士研究生和2名硕士研究生继续从事相关课题研究。.科学意义及应用前景：.研制了生物活性良好、机械强度及降解速率可控、可进行各种化学修饰和功能改造的PSeD马来酸酯作为眼眶组织工程骨的支架材料，有望应用于多种组织器官的再生研究以及药物控释等其他医学领域；针对眼眶壁成骨能力差的特点，采用组织工程技术提供丰富的成骨效应细胞BMSCs，并以肝素保护和控释的安全方法引入VEGF和BMP2促进成骨及血管化，将为构建类似的生物活性分子控释多孔支架提供有力的实验基础；通过改善眼眶局部微环境的方法来有效促进眼眶骨缺损修复，构建出适合眼眶骨缺损修复使用的眼眶组织工程骨，达到眼眶解剖和功能上的理想修复，为其在颅面外科领域和全身其他部位骨缺损修复的应用提供实验基础和理论依据。