骨髓基质干细胞募集性口腔颌面骨仿生修复材料的研究

调控干细胞的行为、诱导组织原位再生是新一代生物材料设计的关键问题。本研究依据骨创愈合的细胞学基础,提出调控内源性骨髓基质干细胞（BMSCs）向骨创微环境定向迁移、富集，促进骨创愈合的设计策略。首先，建立体内颌面骨缺损模型，筛选口腔颌面骨缺损微环境中与BMSCs迁移高度相关的关键趋化因子。然后，采用分子仿生技术，构建一种仿生釉原蛋白的自组装寡肽作为筛选的趋化因子的载体材料。寡肽一方面通过自组装可以胶凝而固化，另一方面可以诱导磷灰石的形成。将含有一定浓度和种类的趋化因子溶液与寡肽溶胶复合，诱发寡肽自组装，胶凝而原位固化,获得装载趋化因子的复合材料。最后，通过对此复合材料趋化BMSCs定向迁移的体外研究和修复骨缺损效果的体内研究，对所装载趋化因子的种类和浓度进一步优化。构建一种可以注射成型的、原位固化的、趋化BMSCs向骨缺损区定向迁移富集的新一代仿生骨修复材料。

本项目依据骨髓基质干细胞（BMSCs）具有向骨损伤组织、缺血区域定向迁移并分化，形成骨基质和血管化，最终改建为功能性骨组织的骨创愈合生物学基础，构建一种装载趋化因子的新型复合材料，用于骨组织缺损修复。在骨缺损修复中，多种细胞及趋化因子（如SDF-1、HGF、SCF等）对BMSCs的定向迁移发挥至关重要的作用。本研究结果显示干细胞因子（SCF）在骨损愈合过程中表达较高。本研究成功构建慢病毒载体Lenti-HIF-1α，将低氧诱导因子-1α（HIF-1α）目的基因转染于BMSCs胞核内，并检测出其在转染后表达量增多，同时本研究主要以Pluronic F-127为基材，首先将其溶解并控制温度，冰浴下使之与趋化因子复合，构建装载不同趋化因子的Pluronic F-127新型复合材料，通过趋化实验检测复合材料对BMSCs的募集效果显著。在体外条件下检测出复合材料-BMSCs复合培养后细胞的活性良好并能诱导分化为成骨细胞，并进一步通过体内实验建立大鼠下颌骨缺损的实验模型，结合实验结果表明复合材料有一定的促进成骨和成血管的作用。该复合材料具有良好的生物相容性、可降解性、温敏性等特点，随着支架材料的降解，可以持续缓释装载的趋化因子，生物学性能上极有利于BMSCs的迁移、增殖和分化，最终促进骨缺损的修复。本研究为应用细胞复合材料进行骨缺损的组织工程修复研究提供新的途径和实验依据。