功能化纳米仿生骨基质材料的研制及其性能研究

研制无机/有机两相成分、纳米尺度微观结构、力学及生物学功能全面仿生的人工骨基质材料，是骨科临床的迫切需求。.本项目拟运用多肽自组装、仿生矿化和层层自组装技术，研制携带新型BMP2源两亲性多肽、RGD粘附肽和TGF-β1基因三重生物信号分子的功能化纳米自组装羟基磷灰石(HA)/PLGA-[PEG-ASP]n骨基质材料。其两相成分、纳米结构与天然骨基质高度相似；通过RGD肽促进细胞粘附，获得良好的表面活性；通过两亲性多肽模板和基质材料自身基团促发纳米晶HA矿化自组装，提升力学强度，改善骨传导活性；更为关键的是，TGF-β1DNA随层状超薄膜中多肽降解而控制释放并原位转染，与BMP2源两亲性多肽协同调控骨髓MSCs成骨分化，基质材料获得强大持久的骨诱导活性。.本项目制备的功能化纳米仿生骨基质材料具有良好的异位成骨能力，复合骨髓MSCs移植可显著促进骨缺损修复，具有很好的临床应用前景。

本项目的核心是研制在成分、微观结构和功能上全面仿生的功能化纳米仿生骨基质材料，诱导骨损伤修复所需的选择性、可控性生物应答。.本课题组按照既定研究计划，顺利开展并完成本项课题研究，取得阶段性研究成果。主要包括：.(1)设计合成新型BMP2源两亲性多肽 合成全自主设计的RADA16-P24活性多肽，纯化并检测，满足设计要求。经CaCl2促发自组装后，可形成纤维纳米凝胶。 .(2)RADA16-P24共价修饰PLGA-[PEG-ASP]n纳米基质 将RADA16-P24活性多肽通过交联剂共价结合于三嵌段材料上，并进行离子吸附实验，通过X射线光电子光谱法(XPS)和扫描电镜进行表征。结果表明，生物活性多肽可成功固定于三嵌段材料之上，且改性材料具有更强的离子吸附和矿化能力。.(3)纳米骨基质材料的仿生矿化 将RADA16-P24活性肽/ PLGA-(PEG-ASP)n经CaCl2促发自组装后放入改良的模拟体液（mSBF）中，结果显示，制备的BMP2活性肽-纳米羟基磷灰石/ PLGA-(PEG- ASP)n复合物在大体组成及分层的微观结构上均具有与天然骨类似的结构。.(4)通过分子层层自组装的方法，制备可降解RGD活性肽和DNA的多层超薄膜，在改善材料粘附性能的同时构建控释、高效的固相基因传递体系。通过改变自组装膜的层数，控制多肽超薄膜生物的降解和TGF-β1 DNA释放；结果还显示层层自组装超薄膜能提高骨髓MSCs粘附性能。.(5)功能化纳米仿生骨基质材料可调控骨髓MSCs成骨定向分化。检测不同时间点TGF-β1 DNA在骨髓MSCs内的表达及MSCs在纳米仿生基质材料上的增殖和分化情况，结果显示TGF-β1和RADA16-P24对BMSCs成骨分化具协同作用。.(6)功能化纳米仿生骨基质材料具有良好的异位成骨能力。将其在大鼠股四头肌肌袋包埋。术后不同时间取材， 三维CT及组织学检测显示其具有良好的异位成骨能力，并呈剂量和时间依赖性。.(7)功能化纳米仿生骨基质材料具有良好的骨修复能力。将10mg RADA16-P24活性肽修饰的纳米仿生骨基质材料置入兔子1.5cm标准缺损处。术后不同时间取材，检测骨缺损修复情况。结果表明其具有良好的骨缺损修复能力。.(8)已培养硕士研究生1名，博士研究生1名。.(9)已发表SCI收录论文2篇，修回SCI收录论文1篇；中文投稿在审3篇。