层层组装构建钛/钛合金界面微环境的研究

钛/钛合金植入体与周边骨组织缺乏整合性，导致其长期植入稳定性差、寿命短，是目前临床面临的普遍挑战。针对植入体在髓腔内固定，本项目拟采用层层组装、融合药物释放及基因转染技术构建钛/钛合金界面微环境，探索该微环境对骨髓基质干细胞的分化的定向诱导与调控。采用细胞穿膜肽对壳聚糖进行修饰，以此载体制备BMP2基因复合物颗粒。进而，在钛/钛合金基材表面构建以基因复合颗粒插层的多层结构。探究复合颗粒的控制释放及界面介导基因转染；研究药物/生长因子等对基因转染及骨髓基质干细胞诱导分化的协同效应。阐明基因剂量与转染效率的关系及基因复合颗粒的细胞转运途径。从细胞骨架及重塑、特定基因和蛋白表达等方面探究界面微环境对骨髓基质干细胞分化的影响及分子机制(骨保护素、骨桥蛋白、整合素α5、αV、β1的mRNA表达)。验证并初步形成界面微环境与细胞"双向"交流调控的假说，为研发组织诱导性生物材料及植入体提供理论依据。

钛/钛合金植入体与周边骨组织缺乏整合性，导致其长期植入稳定性差、寿命短，是目前临床面临的普遍挑战。本项目采用层层组装技术并融合药物释放理念构建钛/钛合金界面微环境，探索该微环境对骨髓基质干细胞、成骨细胞的分化的调控及分子机制。在生物活性/诱导性界面微环境及分子机制、微/纳米拓扑界面及细胞/组织响应及抗菌/抗炎生物功能性界面及生理响应等研究方面取得重要进展。在生物材料及界面科学一流期刊诸如Biomaterials、Acta Biomaterialia、ACS Appl Mater & Interfaces、Colloids and Surface B-Biointerfaces等发表SCI论文23篇，申请国家发明专利7项，其中3项已获授权，培养博士生4名，硕士生6名，各项指标都超过合同要求的内容。更重要的是，在项目执行期间，项目负责人入选教育部长江学者特聘教授，并获得2015年度重庆市自然科学奖一等奖。已取得的研究成果，为今后进一步深入研究界面微环境对骨形成相关细胞调控的研究打下了坚实的基础。