有序化纳米胶原纤维复合骨性靶向分子的体内外生物矿化机理研究

依据骨再生修复过程中细胞外基质（ECM）的生理学特点，本项目利用胶原纤维的自组装特性和静电纺丝技术，构建有序化的纳米胶原纤维结构。在体外，以骨性靶向蛋白分子（BTM，Bone Target Molecular）为模型，在凝胶体系中进行仿生矿化研究，以获得多级有序的类骨磷灰石。在体内，有序化胶原纤维结合BMT植入小鼠肌肉，研究骨质磷灰石组织的形成过程。通过体内外的实验研究，证实BTM和胶原的有序形态在生物矿化过程中的可能的不同的"模板"作用。本项目的科学意义就在于不仅从分子水平研究了有序化的形态结构和蛋白的相互作用对有序性生物矿化可能存在的作用机理；更重要的是通过体内和体外的研究，进一步揭示骨再生修复的本质所在，为组织工程支架和修复材料的设计提供科学的依据。

在自然骨的形成的生物矿化过程中，胶原从分子层次到宏观尺度调控类骨磷灰石的形成、形貌及自组装过程，形成多级有序的自然骨组织。本项目的研究旨在从分子水平研究了有序化的形态结构和蛋白的相互作用对有序性生物矿化可能存在的作用机理,揭示骨再生修复的本质所在；利用有序化的材料模板获得有序化的类骨磷灰石结构，为组织工程支架和修复材料的设计提供科学的依据。本项目利用胶原纤维的自组装特性，构建有序化的液晶态有序化胶原纤维结构；以DMP（牙基质蛋白）、EMP（牙釉质蛋白）为大分子骨性靶向蛋白分子（BTM）模型， TPP为小分子BTM模型分别在模拟体液和钙磷亚稳溶液进行了仿生矿化。研究结果证实，大分子BTM促进磷灰石的形成，磷灰石晶体进入组装的胶原纤维周期间隙中生长；并在液晶态有序的胶原模板上形成了有序化的磷灰石晶体，从而微观到宏观尺度实现了有机大分子模板对无机矿化的调控生长。利用胶原与PCL复合进行了有序化静电纺丝技术成型，制备出取向有序的纳米纤维复合材料，在自行设计的双扩散体系开展了矿化性能研究；研究证实有序化模板能诱导无机矿物的有序化成核和生长；细胞实验证实细胞沿纤维定向生长，可引导组织的有序生长。