微纳米多级结构生物活性玻璃协同牙本质非胶原蛋白介导牙髓修复研究

Preserving vital pulp and inducing pulp-dentine regeneration is a hotspot in the field of pulp repair. Bioactive glass (BG) is an ideal pulp repair material, dentin non-collagenous protein can induce pulp-dentin regeneration. However, synergistic function of BG and the protein for pulp repair is uncertain, and the application for pulp repair of traditional BGs has been limited for their uncontrolled morphology, size and structure. Therefore, in order to solve the problems such as uncontrolled morphology, size and structure of traditional BGs and ascertain the synergistic function of BG and the protein, this study will use sol-gel method combining with template self-assembly technology to synthetize novel micro-/nano- bioactive glass (MNBG) carrier with hierarchical structure, and utilize the MNBG carrier to achieve efficient loading and controlled release of dentin non-collagenous protein, cooperating chemical mediated effect of MNBG and biological mediated effect of the protein on dental pulp cells. The synthesis condition and self-assembly process of MNBG will be investigated to elucidate the patterns of hierarchical regulation of MNBG. Studying the effects of different morphology, size and structure on release kinetics of active ions and dentin non-collagenous protein, and investigating the interaction between MNBG and dental pulp cells before and after loading the protein, the synergistic function of chemical mediated effect of MNBG and biological mediated effect of the protein for promoting proliferation and differentiation of dental pulp cells is proposed. The work will provide new ideas and theoretical foundation for the preparation and research of novel pulp repair materials.

保存活髓或诱导牙髓-牙本质再生是当今牙髓损伤修复的研究热点。生物活性玻璃（BG）是理想的牙髓修复材料，牙本质非胶原蛋白参与诱导牙髓-牙本质再生，但BG与蛋白协同介导牙髓修复关系不明确，且传统BG形貌、尺寸、结构不可控限制其应用。因此，本研究为解决传统BG形貌、尺寸、结构不可控等问题，探明BG化学介导与蛋白生物介导的协同介导关系，拟利用溶胶-凝胶法结合模板组装技术构建新型微纳米生物玻璃（MNBG）多级结构载体，高效装载且可控释放牙本质非胶原蛋白，协同MNBG化学介导与蛋白生物介导双重介导作用于牙髓细胞。研究MNBG的合成条件和组装过程，提出MNBG多级结构调控机制；研究不同形貌、尺寸、结构的MNBG对活性离子与蛋白的释放动力学影响以及MNBG装载蛋白前后与牙髓细胞的相互作用，阐明MNBG化学介导与蛋白生物介导促进牙髓细胞增殖分化的协同介导关系，为新型牙髓修复材料的制备提供新的思路和理论依据。

保存活髓或诱导牙髓-牙本质再生是当今牙髓损伤修复的研究热点。生物活性玻璃（BG）是理想的牙髓修复材料，牙本质非胶原蛋白（dNCPs）参与诱导牙髓-牙本质再生，但BG与蛋白协同介导牙髓修复关系不明确，且传统BG形貌、尺寸、结构不可控限制其应用。因此，本项目为解决传统BG形貌、尺寸、结构不可控等问题，探明BG化学介导与蛋白生物介导的协同介导关系，以溶胶-凝胶法结合模板组装技术成功制备出形貌可控（球形~棒状）、尺寸可调（61~1085nm）、多级结构（放射状介孔~树枝状介孔）、高比表面积（445.214~668.774m2g-1）的新型微纳米生物活性玻璃（MNBG），揭示了MNBG形貌和结构的调控机制；研究了MNBG的磷灰石形成活性、细胞相容性以及对药物和蛋白的装载和释放性能，发现球形BG和棒状BG均具有良好的磷灰石形成活性和细胞相容性，但球形BG和小尺寸BG更能促进人牙髓细胞（HDPCs）增殖和ALP表达；放射状介孔BG微球能高效装载和缓释布洛芬，具有作为药物载体的应用前景；具有较大孔径的树枝状介孔BG微球具有良好的蛋白装载和缓释能力，可作为生物大分子的良好载体。进一步考察了MNBG与dNCPs协同介导HDPCs增殖和分化的作用关系，发现MNBG释放的Si、Ca形成的化学介导与dNCPs中的多种蛋白的生物介导起到了协同介导作用，进一步促进对HDPCs的增殖作用，提高HDPCs的成牙本质向分化能力。在此基础上，进一步探索了MNBG作为脱敏剂和盖髓剂的可能性，分析了锶（Sr）掺杂对MNBG形貌、结构和性能的影响，发现MNBG能够在体外诱导牙本质再矿化，封闭暴露的牙本质小管，具有作为脱敏材料的潜能；以其为粉剂和磷酸盐缓冲溶液拌和形成的糊剂10min以内能够固化成型，具有作为盖髓材料的潜能；对MNBG掺入适量的Sr，其颗粒形貌、粒径大小以及介孔结构没有明显变化，掺入6mol%Sr能进一步提高MNBG促HDPCs增殖、ALP分化和矿化的能力。. 本项目成功制备出新型MNBG，扩大了BG在牙髓损伤修复中的应用前景，为新型牙髓损伤修复材料的制备及研究提供新的思路和理论依据。