基于球形PAMAM分子的诱导牙釉质新生的人工基质的研究

he regeneration of dental enamel occupies the hardest part of tooth regeneration. Ordinary tissue engineering methods were proved to be in vain. A new method was raised by this study that is to utilize artificial matrix to biomimic the extracellular matrix in amelogenesis which have been verified to conduct ameloblast excretion and following amelogenesis. As artificial matrix, in this study, sphere-shaped PAMAM dendrimers are planned to synthesized and decorated on the outer ends by RGD and functional peptide from amlogenin's LRAP (Leucine-rich Amelogenin Peptide). The functionalized dendrimers have precise structures which can be adjusted accurately. So, manipulating of the artificial molecular may provide an approach to control the amelogenesis. According to the investigation of the novel enamel generation by microCT and histological methods, the structure of the sphere-shaped PAMAM should be calibrated for better dental enamel growth. Finally, an artificial matrix which can control the dental enamel growth will be obtained. Our research group have many basic research works such as sphere-shaped PAMAM which can promote biomimic dental enamel mineralization. In this study, the artificial matrix, which will be developed, may act as bio-template for enamel regeneration in future, and also a new method to investigate the function of extracellular matrix in amelogenesis.

牙釉质再生是牙再生研究中的难点。由于成熟牙釉质不含细胞成分，因此常规组织工程技术难以实现牙釉质组织再生。利用人工合成基质仿生牙釉质形成过程中的基质蛋白，引导成釉细胞在人工基质上分泌,以促进牙釉质的新生，是探索牙釉质再生的新方法。本课题计划在球形PAMAM分子上接枝RGD和釉原蛋白功能序列LRAP的末端肽，构建可促进牙釉质新生的人工基质，可以利用精确控制的球形PAMAM分子结构，实现对新生牙釉质形成的控制。通过对新生牙釉质进行microCT、组织学观察，对晶体进行检测，反馈调整人工基质分子结构，最终获得可调控牙釉质新生的人工基质。课题组具有球形PAMAM分子促进牙釉质仿生矿化等研究基础，实验条件具备。本课题将有望为牙釉质再生提供仿生人工基质，也可以为探索牙釉质发育过程中细胞外基质的作用提供研究方法。

牙釉质再生是牙组织再生的难点，本课题计划利用人工合成基质仿生牙釉质形成过程中的基质环境，促进成釉细胞在人工基质诱导下增殖分化，以促进牙釉质的新生，探索牙釉质再生的新方法。.课题在国自然基金支持下，进行了以下研究内容：在球形高分子上修饰磷酸基团／RGD／釉原蛋白功能序列LRAP的末端肽C6/C11，构建了可促进成釉细胞增殖的人工基质环境。 材料研究包括：分子结构设计、化学合成及修饰、鉴定功能化球形高分子的结构和理化性质、评价材料的细胞安全性及磷酸化改性球形高分子对牙釉质再生环境的影响。生物学效应研究包括：分别应用于原代成釉细胞、成釉细胞瘤细胞、成釉细胞系细胞、稳转细胞系细胞、体外培养牙胚及体外培养大鼠带牙胚下颌骨。结果发现，磷酸化球形高分子具有稳定溶液磷酸钙的作用，在牙本质表面具有促进矿化的作用，促进牙本质表面磷酸钙盐的沉积；部分釉原蛋白功能序列末端肽具有促进成釉细胞增殖作用，RGD修饰的球形高分子可促进体外培养的牙胚形态呈球形生长。这些发现提示，球形高分子的可塑造性可以被用来设计促进牙釉质新生的细胞微环境，联合发挥促进矿化及细胞生长的作用。虽然遗憾在研究期内仍未能在在体内实现牙釉质新生的结果，但是课题发现具有很大的指导价值，利用本课题建立的功能分子筛选体系，可以在后续研究中加速筛选和设计更有效的功能化细胞基质，促进牙釉质再生的早日实现。