基于气电纺技术的rFN/CDH纳米仿生骨膜制备及对骨形成细胞靶向吸募的研究

大段骨缺损的治疗仍旧是骨科界的难题，当前此领域的研究多聚焦于骨替换材料的改进、良好种子细胞的选择及相应复合技术的开发，尚少关注在植入材料周围包覆一层仿生骨膜，进而探讨该仿生骨膜在植入体周围微环境下的分子作用机制。我们前期将基因工程重组的新型融合蛋白rFN/CDH通过交联方法修饰骨材料表面，发现具有募集间充质干细胞（MSCs），并使之诱导分化为成骨细胞的功能。在此基础上，本项目拟采用气电纺技术将rFN/CDH包埋在纳米壳聚糖纤维中，电纺双层纳米仿生骨膜，使rFN/CDH伴随纳米纤维降解逐渐在膜材料表面富集，体外表征该仿生骨膜并观察其对MSCs的粘附和成骨分化效应。采用兔桡骨缺损模型检测rFN/CDH/壳聚糖仿生骨膜对骨种子细胞的募集、分化等作用，评价其对骨修复的影响。期望通过本研究的开展，拓宽组织工程骨构筑技术，为骨缺损的治疗提供新的思路。

课题组对项目进行了细致的研究和分工，分步骤分时间段地进行实验。对气电纺壳聚糖纳米纤维技术进行了大量的实验摸索，优化气电纺氮气压、静电高压、壳聚糖溶液粘度、电纺速率以及接收距离等电纺参数，获得了最佳实验电纺参数。.　　把前期工作获得的融合蛋白rFN/CDH包埋在低分子量壳聚糖纳米纤维中电纺制备双层纳米仿生骨膜的内膜，外膜用高分子量的纯壳聚糖纳米纤维制备。利用获得的最佳实验电纺参数，我们成功电 纺了内膜中含有五种不同浓度融合蛋白rFN/CDH的双层仿生骨膜。.　　实验获得了双层仿生骨膜的理化性能表征的各项数据。膜材料的表面形貌结果显示，仿生骨膜纤维膜呈相互交联的多孔网状无纺结构，孔与孔之间高度贯通，纤维交错相叠，较为均一。仿生膜的三维立体结构与细胞外基质类似，利于细胞的黏附和生长。力学测试平均抗拉强度和断裂伸长率分别达到了13.67Mpa和36.44%。其力学性能与关节软骨相近，完全可以达到骨膜的使用要求。.　　接触角测量结果表明将rFN/CDH蛋白加入仿生骨膜后，亲水性能明显好于未加蛋白的纯仿生骨膜，更适合细胞在其表面生长增值。其中蛋白浓度为50 ug/mL材料的亲水性更是好于其它浓度的蛋白膜材料。.　　模拟体液（SBF）数据显示，浸泡30天后，内膜的降解速度大于外膜，这将有利于内膜把包埋的rFN/CDH融合蛋白释放出来，促进内源性骨髓间充质干细胞（MSCs）的募集和诱导成骨。.　　 实验获得了MSCs在不同浓度rFN/CDH融合蛋白的内膜表面生长形貌、活性情况。.扫描电镜（SEM）照片显示，在不同的时间节点，含有rFN/CDH蛋白的仿生骨膜材料表面MSCs的增殖率和活力都高于不含蛋白的材料，其中含有50 ug/mL rFN/CDH浓度的蛋白仿生骨膜对细胞的促生长情况最好。. 按照本项目的实施计划，建立了兔桡骨大段骨缺损模型，植入含有50 ug/mL融合蛋白rFN/CDH的仿生骨膜材料进行动物实验。计划饲养30天，90天和180天，考察含有融合蛋白的仿生骨膜对大段骨组织缺损的修复能力。目前，动物实验还在进行中。.　　经过近三年的努力，本课题在论文发表和申请发明专利上获得了丰硕的成果，申请国家发明专利1项，公开中；发表有国家自然科学基金委项目资助编号文章5篇，其中SCI收录3篇，EI收录2篇，本项目已完成基金任务书规定的任务要求。