纳米相表面修饰多尺度孔隙结构骨再生支架研制

本项目拟通过对支架的表面修饰将纳米颗粒、纳米纤维等纳米相组装到多孔支架上，同时拟将不同功能活性的生物因子分别装载于纳米相和基体支架中，构建可时序控释生物因子的纳米相修饰三维多尺度多孔结构骨再生支架；在纳米相、亚微米结构、时序释放的生物因子及多层次空间结构等协同作用下调控细胞应答，从而促进骨组织快速生长和血管化，最终实现临床大节段骨缺损部位全自然骨组织修复和再生。主要研究内容：1）纳米相修饰支架的组装及载药方式的研究；2）纳米相修饰支架的控释行为及其在体外模拟生理环境下对相关蛋白吸附和细胞行为的调控；3）纳米相多尺度孔隙结构骨再生支架在体内调控骨再生与修复，尤其是血管化，的机理。其创新点在于：在纳米相多尺度孔隙结构支架体系上载药保证了装载物的空间分布均匀性，且类细胞外基质能在组织生长过程的诸阶段逐步主动提供组织生长所需的信号因子；同时利用该时序控释体系调控血管再生，为研究血管化提供了新思路。

由于疾病、运动创伤、事故及人口老龄化等引起的骨缺失修复是临床骨科治疗的难题，而骨修复替换材料仍然是实现骨缺失修复的关键。虽然已开发出各类骨替换材料，并且生物活性材料具有一定的诱导骨组织再生能力，但是目前仍然没用一种骨替换材料具有理想的调控骨组织再生效力。因此，本研究旨在通过制备完全贯通的多孔生物陶瓷支架，并对孔隙表面进行微纳米修饰，同时将不同功能活性的生物因子分别装载于纳米相和基体支架中，构建可时序控释生物因子的纳米相修饰三维多尺度多孔结构骨再生支架，通过多尺度空间结构和生物因子等协同作用下调控细胞应答，从而促进骨组织快速生长和血管化，最终实现临床大节段骨缺损部位全自然骨组织修复和再生。项目研究的主要内容包括：1）微纳米相修饰支架的组装及载药方式的研究；2）纳米相修饰支架的控释行为及其在体外模拟生理环境下对相关蛋白吸附和细胞行为的调控；3）纳米相多尺度孔隙结构骨再生支架在体内调控骨再生与修复，尤其是血管化的机理。项目研究获得的重要结果包括：一是利用水热法合成了具有微纳米结构的不同形态磷灰石微球，确定了调控微球微纳结构的因素；构建了宏观贯通的孔隙表面具有微纳结构的多层次多孔支架；二是制备了时序控释生物因子的可降解高分子微球，并成功地将载药微球组装到多孔支架，构建了时序控释生物因子的载药多孔支架；三是发现磷灰石的不同晶面对蛋白的吸附作用存在差异，且对蛋白的释放作用也不同；四是表面微纳结构对细胞的行为具有明显调制；五是多层次结构支架对体内骨组织再生和血管化具有重要的调控作用。这些研究结果对生物材料调控细胞和骨组织再生的进一步深入研究具有重要的科学价值，也为开发具有激发组织再生能力的骨替换材料提供了有益的实验基础。.