仿骨膜功能型生物分子复合膜设计、构建及引导骨再生的基础研究

骨膜损毁严重的肢体骨缺损修复是骨科临床中常见而棘手的问题，但是长期以来人们更重视骨缺损的填充修复，缺乏对仿骨膜功能型覆盖物协同增强骨损伤修复效应的研究。本项目利用异性荷电生物分子层-层组装技术，设计并构建由生物分子与多元微量元素协同掺杂多孔磷酸八钙微球、生物玻璃纳米粒复合的仿骨膜功能的新型骨引导膜材料，从优化设计引导膜生物学效应出发，细致研究引导膜的组成、微结构特征对薄膜理化性能、力学性能的影响规律；利用细胞生物学方法深入分析引导膜对髓间充质干细胞的生长、增殖和定向分化的调控作用机制，结合引导膜对体外抑制上皮细胞和成纤维细胞粘附、生长等效应分析和活体动物肢体骨连带骨膜损伤修复模型研究，明确该类引导膜抑制纤维组织介入生长并协同填充材料促进骨再生修复的作用机制，从而为新型人工引导骨膜研究，尤其是引导膜表面化学组成和微纳结构所示特异性生物讯号设计奠定理论与技术基础。

运用不同的成膜技术构建出载生物活性玻璃微粒仿生纳米纤维薄膜（G/C-xBG）、载生物复合陶瓷微粒纳米丝素蛋白纤维薄膜（SF/MGHA）和仿骨膜功能型生物分子复合薄膜（CS/ALG- teOCP/nBG）三种膜材料，分别从理化性能、生物学效应、动物体内生物活性三个方面对每种膜进行深入研究，完成了项目研究内容并取得一系列重要成果。.运用静电纺丝技术，制备出的明胶/壳聚糖-生物玻璃仿生纳米纤维薄膜平整光滑、通透性良好，具有优良的抑菌止血，促进伤口愈合的功能。膜的pH值在8-9之间，其亲水性可以通过掺入玻璃粉的量来调节，随着掺入量的增多，膜材料与水的接触角增大，吸水率也相应的降低，而且膜的力学性能也跟掺入量呈正相关的关系。玻璃粉释放的生物活性离子对感染伤口的愈合有着良好的促进作用，在大鼠肌肉包埋模型中这种载生物活性玻璃微粒仿生纳米纤维薄膜显示出极为优良的生物相容性和可降解性，在第4周时已经降解完全。.通过优化静电纺丝参数，成功制备了SF/MGHA复合膜材料。经乙醇处理后其纤维直径变粗，孔径较大，孔隙率较高，纤维间网络结构良好，具有很好的生物活性和降解性。解剖学、μCT形态学和H&E、MT、ARS组织学结果发现，SF/MGHA植入后有利于促进新骨生成，具有成骨诱导活性，可以有效促进骨缺损愈合；免疫组化染色结果也显示，术后8周，新生骨组织的I型胶原蛋白和骨钙素呈阳性表达。.利用异性荷电生物分子层-层组装技术，设计并构建由生物分子与多元微量元素协同掺杂多孔磷酸八钙微球、生物玻璃纳米粒复合的仿骨膜功能的新型人工骨引导膜材料，从优化设计引导膜生物学效应出发，细致研究引导膜的组成、微结构特征对薄膜理化性能、力学性能的影响规律；利用细胞生物学方法深入分析引导膜对成骨细胞和人类骨髓干细胞的生长、增殖和定向分化的调控作用机制，从而为新型人工引导骨膜研究，尤其是引导膜表面化学组成和微纳结构所示特异性生物讯号设计奠定理论与技术基础。.以本项目研究成果为基础，还申报并取得包括省科技厅、市-校合作等后续研究项目；发表SCI收录学术论文15篇，其中国际知名学术刊物Acta Biomater 1篇、JMC-B 4篇、J Inorg Biochem 1篇，其他学术论文8篇；参与国际、国内学术会议12人次，作学术报告2次，poster 2篇，获优秀论文奖1次；培养研究生4人。