中空羟基磷灰石微球复合骨髓间充质干细胞治疗股骨头缺血坏死的机制研究

骨髓间充质干细胞(BMSCs)是一种具有多向分化潜能的细胞，它不仅可分化成成骨细胞，也可向周围组织分泌细胞因子，促进造血细胞分化和骨修复。高强度的中空羟基磷灰石微球(HAP)是无机材料生物载体研究领域的最新成果，它具备高机械强度和良好的骨传导性，中空立体的特性使其可吸附足量的细胞，是一种非常理想的组织工程支架。本项目主要研究HAP复合BMSCs治疗股骨头缺血坏死的机制。通过HAP与BMSCs体外共培养，构建一种兼具骨传导和骨诱导的立体人工骨支架。对BMSCs进行荧光免疫示踪，扫描电镜，PCR技术分析在不同应力环境下BMSCs与HAP吸附机制、相互作用和骨诱导活性，探索最佳植入体内时机；借助一种可模拟人股骨头坏死病理生理过程的新动物模型了解该复合支架诱导股骨头坏死后骨修复机制，探讨其作为修复支架在股骨头缺血坏死领域的应用前景。

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种具有多向分化潜能的细胞，它不仅可分化为成骨细胞，也可向周围组织分泌细胞因子，促进造血细胞分化和骨修复。由硼酸盐玻璃制备的高强度的中空羟基磷灰石微球（HAP）是无机材料生物载体研究领域的最新成果，它具备较高机械强度和良好的骨传导性，中空立体的特性使其可吸附足量的细胞，是一种非常理想的组织工程支架。锶是一种可促进骨形成、减少骨破坏的必须微量元素。作为项目合作方的最新研究成果，由锶硼酸盐玻璃制备的HAP成骨性能更佳。本项目首先改进了微球制作的相关工艺，将微球的直径控制在80-100μm，同时在不改变微球机械强度的基础上添加了锶元素，提高该中空羟基磷灰石微球本身的骨传导及骨诱导特性。通过不同百分比的Sr元素配比，并进行实验分析，我们发现6%Sr的硼酸盐玻璃颗粒是最佳的含Sr浓度，高于其他Sr的硼酸盐玻璃。.随后通过HAP与BMSCs体外共培养，成功构建了一种兼具骨传导和骨诱导的立体人工骨支架。体外实验对该骨支架进行骨传导和骨诱导能力测试结果充分证明其良好的生物相容性，BMSCs可在该支架内正常的增殖分化，免疫组化及基因定量分析也显示BMSCs可持续有效分泌促骨形成的细胞因子。而后利用低温冷冻技术制备犬股骨头坏死实验动物模型，将该复合支架植入犬患侧股骨头内，进行影像学、组织学等相关分析，结果显示在随访期内，坏死区被大量新生骨所充填，材料本身充分降解，犬股骨头坏死治愈。.该项目研究工作所取得的重要进展和学术成绩，包括所发表的论著等情况。