深海鱼胶原蛋白软骨诱导再生支架构建及其作用机制

Biomaterials based cartilage inductive regeneration is a promising way to treat the cartilage defects. Most of the studies focused on the recruitment of stem cells and the following chondrogenesis with the assistance of bioactive factors. Rear researches realized the regeneration simply based on bio-functional biomaterials. Fish collagen is a kind of natural biomaterial with diverse bio-functions. The main topic of the study is to fabricate a scaffold based on fish collagen to facilitate cartilage inductive regeneration. In spite of the in vivo implantation, in vitro evaluation of the stem cell recruitment and chondrogenesis induced by the scaffold will be performed. Furthermore, the protective function of fish collagen to chondrocyte under inflammatory situation would be systematically analyzed. In addition, the analysis of regenerative cells recruitment after the in vivo implantation would be another main topic. This study is not only of benefit to provoke the cartilage regenerative function of fish collagen, but also provide a theory evidence for the biomaterials based tissue inductive regeneration.

基于生物材料的软骨缺损诱导再生是现在的研究热点。现有研究多利用生物活性因子来促进干细胞的募集及软骨分化，但仍未实现单纯材料对软骨缺损的诱导再生。深海鱼胶原蛋白具有缓解关节炎恶化的生物活性。本课题拟采用深海鱼胶原蛋白构建生物支架，探究其对干细胞募集、软骨分化的影响，研究其对软骨缺损的诱导再生能力。通过构建体外模型，阐明深海鱼胶原蛋白对炎症细胞生物学行为的影响规律，以及其在炎症条件下对软骨细胞的保护机制。另外还将采用体内植入的方法探究深海鱼胶原蛋白支架对软骨缺损的诱导再生能力，以及植入初期修复性细胞向支架内部的迁移规律。本研究不仅能够为深海鱼胶原蛋白的软骨保护作用提供理论依据，同时有助于拓展深海鱼胶原蛋白的应用领域，提供新型软骨诱导再生支架材料。

基于生物材料的软骨缺损诱导再生是现在的研究热点。现有研究多利用生物活性因子来促进干细胞的募集及软骨分化，但仍未实现单纯材料对软骨缺损的诱导再生。深海鱼胶原蛋白具有缓解关节炎恶化的生物活性。本课题提取深海鱼胶原蛋白，并采用SDS-PAGE电泳表征；基于深海鱼胶原蛋白构建了三种不同的支架材料：胶原蛋白-海藻酸钠双网络水凝胶材料、海藻酸钠复合胶原蛋白微球材料、冷冻干燥法制备胶原蛋白多孔海绵支架材料；在支架材料制备过程中系统研究了支架材料的物理机械性能调控方法；在二维和三维培养模型下，研究了不同胶原蛋白对干细胞分化的影响，证明深海鱼胶原蛋白能够显著促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化，负载干细胞的深海鱼胶原蛋白多孔支架中具有丰富的II型胶原及粘多糖沉积；并进一步系统研究了免疫细胞（RAW264.7）在胶原蛋白多孔支架中的免疫行为，证明深海鱼胶原蛋白能够显著抑制激活态巨噬细胞炎症因子，特别是IL-6和MMP的分泌；最后构建了兔子骨软骨缺损模型，植入深海鱼胶原蛋白支架，研究其对软骨缺损的诱导再生能力，初步验证了深海鱼胶原蛋白支架对兔子骨软骨缺损的促修复能力。本研究不仅能够为深海鱼胶原蛋白的软骨保护作用提供理论依据，同时有助于拓展深海鱼胶原蛋白的应用领域，提供新型软骨诱导再生支架材料。