启动材料固有骨诱导性的关键微结构及机制研究

以自身机体作生物反应器，应用固有骨诱导性材料，构建成类似自体骨的骨移植物修复自身骨缺损的技术具有切实可行应用前景。固有骨诱导性材料及骨诱导机制研究是该技术开展的基础。前期研究显示材料微米或亚微米结构可能是启动骨诱导发生的关键因素，但微结构是直接激发间充质干细胞骨向分化还是先富聚骨生长因子再诱导干细胞分化有待探索。本项目于纳米HA浆料中加入一定体积比的微米及亚微米微造孔剂，均匀混合后加压成型，烧结为可控微结构HA，以1-2mm颗粒样品植入动物测试骨诱导性；同时，分别用微造孔剂、激光制备形成精确微米、亚微米结构HA片，放于特制装置植入动物体内检测骨诱导性。采用western印迹法，对半透膜包裹植入体内一定时期的骨诱导及非诱导性HA蛋白吸附进行测试；RT-PCR分析骨诱导及非诱导性HA对体外hMSCs的骨相关基因表达。本项目有望回答启动固有骨诱导性的关键微结构及机制，有助于指导优化骨诱导材料。

以自身机体作生物反应器，应用固有骨诱导性生物材料，在自身机体内构建成类似自体骨的骨移植物修复自体骨缺损的技术具有切实可行应用前景。固有骨诱导性材料及骨诱导机制研究是该技术开展的基础。前期研究显示材料微米或亚微米结构可能是启动骨诱导发生的关键因素，但微结构是直接激发细胞骨向分化还是先富聚骨生长因子再诱导干细胞分化有待探索。本项目于纳米HA浆料中加入一定体积比的微米及亚微米微造孔剂，均匀混合后加压成型，烧结为可控微结构HA，结果显示烧结后的材料为多孔的HA支架，孔隙大小与加入的造孔剂大小相当，孔隙率无明显差异。体外以MG63细胞复合培养表明，材料对细胞的粘附率、粘附形态有影响，细胞在HA1和HA5上粘附的量更大且细胞形态有更多的突起；几种材料对细胞的增殖均有一定程度的抑制作用，在细胞分泌总蛋白的检测中发现支架材料分泌总蛋白的量大于对照组，且微孔大时分泌蛋白更多;对与细胞骨向分化相关指标ALP和RUNX2的RT-PCR检测显示支架材料要高于对照组并且HA5高于HA1。将材料植入比格犬背肌12周后取材发现各组材料中均无新骨形成，这说明材料固有骨诱导性的发生可能是多因素共同作用的，除支架材料的微结构以外材料的化学组成、实验动物的选择等也可能对材料骨诱导性的发挥产生影响。