辛伐他汀-磷酸钙共沉淀三维支架与人脂肪基质细胞构建新型组织工程化骨

Simvastatin (SIM) is considered as a substitute of bone morphogenetic proteins (BMP) for promoting bone formation in tissue engineering area. But this character of SIM only express at certain concentration. A novel biomimetic calcium phosphate (BioCaP) with dual-drug delivery system was synthesized by our team in a latest study. Drug could be incorporated for larger amount and released for osteogenesis. Tissue-engineered bone (TEB) composed of human adipose-derived stromal cells (hASCs) and BioCaP scaffold loaded with SIM is to be constructed in this study. SIM incorporated with this novel BioCaP would be released at certain concentration and last for a longer period, which could get better effect of promoting bone formation. SIM, BioCaP and hASCs are safe, convenient, and economical. We hope to develop a new TEB, which is one simple, efficacious and cost-effective bone substitute to expedite and augment bone formation. This study includes: ① Construction of BioCaP scaffold coprecipitated with SIM; investigation of the morphological structure, sustained release characteristics, and mechanical strength of the scaffold; the optimization of conditions of coprecipitated BioCaP construction and releasing mode of SIM. ② investigation of the combination characteristics of hASCs and SIM-BioCaP scaffold in vitro, including biocompatibility of the scaffold, activity, and osteogenic effect of SIM on hASCs, attachment and proliferation of hASCs. ③ exploration of the bone regeneration capability and mechanism of the new TEB in vivo,and observing the outcome of hASCs and degradatin of BioCaP in vivo.This project tends to be prosperous for clinical translation of bone tissue engineering in the future.

辛伐他汀有望替代骨形态发生蛋白用于促进成骨，但如何促进其在支架中的缓释应用亟需研究。课题组研发的新型仿生钙磷颗粒（BioCaP）通过共沉淀法可将蛋白或药物共沉淀于颗粒内部及表层，此双重载药模式携药量大并可实现缓释。本项目基于上述发现,结合易于实现临床应用的人脂肪基质细胞(hASCs),首次构建新型BioCaP-辛伐他汀-hASCs组织工程化骨（TEB），新型双重载药模式有望实现辛伐他汀的缓释，充分发挥其促进成骨作用。若能实现稳定有效成骨，将创建一种安全、具药物缓释功能、易实现临床转化的新型TEB。内容：①构建辛伐他汀-BioCaP缓释支架，研究其表征、缓释特征等，优化并获得最佳应用条件。②采用最佳条件制备的辛伐他汀-BioCaP缓释支架，体外观察hASCs与缓释支架结合情况、hASCs在支架中附着、增殖、高效成骨向分化的效果。③研究新型TEB体内成骨作用及机制、细胞及BioCaP的体内转归

辛伐他汀（SIM）有望替代骨形态发生蛋白用于促进干细胞成骨及骨缺损修复，但如何促进其在支架中的缓释应用，构建更理想的组织工程化骨（TEB）仍亟需研究。本项目旨在结合易于实现临床应用的人脂肪干细胞(hASCs), 新型仿生钙磷颗粒（BioCaP）及SIM，进而实现SIM的长效缓释，充分发挥其促成骨作用，最终创建一种安全、具药物缓释功能、易实现临床转化的新型TEB。.主要研究内容包括：①构建SIM-BioCaP缓释支架，研究其表征、缓释特征等，优化并获得最佳应用条件。②采用最佳条件制备的SIM-BioCaP缓释支架，体外观察hASCs与缓释支架结合情况、hASCs在支架中附着、增殖及成骨向分化的效果。③研究新型TEB体内成骨作用及机制。.主要研究成果包括：.1.成功构建BMP-2-BioCaP缓释支架，并证实该缓释支架能够实现BMP-2的长期高效缓释，同时促进hASCs的体内外成骨分化。为后续实验摸清了技术路线。.2.成功制备出SIM-BioCaP缓释支架，证实了该缓释支架具备良好的生物相容性，有利于hASCs的附着和增殖，并能够显著促进hASCs的体外成骨分化。同时，体内结果显示SIM-BioCaP-hASCs复合物具有良好的异位成骨效果。.3. 本课题组通过体内实验证实了未经体外诱导的hASCs可以实现良好的体内异位成骨。这将大大降低由于长时间体外培养所可能导致的hASCs生物学行为的改变，更贴近临床实际应用。.4. 本项目还进行了相关的拓展研究，包括聚多巴胺涂层的聚乳酸-乙醇酸支架（pDA-PLGA）与多肽因子复合促进骨再生的研究等。.本课题首次构建了以SIM、BioCaP及hASCs为基础的新型TEB。经过近3年的反复实验和验证，发现上述三者的协同作用能够发挥高效的骨诱导效能，能够实现良好的体内外成骨效果。hASCs、SIM 及BioCaP 均取材简单、经济、安全性高，具有广阔的临床应用前景，本课题的研究成果将有利于简化和促进牙槽嵴骨缺损等多种口腔颌面部骨缺损的修复，将推动TEB 由实验室研究向临床应用迈出重要的一步。在本项目资助下，课题组共发表SCI论文2篇（总影响因子：5.266），国内核心期刊论文1篇，国内会议论文3篇，毕业研究生1名。