组织诱导型可生物降解聚谷氨酸水凝胶支架材料制备及其在骨组织工程中的应用研究

聚氨基酸具有良好的生物相容性及可生物降解性能。谷氨酸与钙离子或羟基磷灰石有较强相互作用，大量存在于骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨连接蛋白及骨钙素等非胶原蛋白中，并在骨组织发育及重建中起着重要作用。本研究设计合成一系列基于聚谷氨酸的可生物降解水凝胶，制备能够诱导间充质干细胞向成骨细胞分化的组织工程支架材料；并且从多个层次探讨不同组分对水凝胶的降解性能、机械性能、生物矿化性能以及间充质干细胞黏附、增殖、诱导间充质干细胞分化为成骨细胞及骨特定细胞外基质分泌的影响，为骨组织工程支架材料设计和合成提供一定的理论依据。

基于谷氨酸在体内尤其是骨组织细胞外基质中的特殊功能，本项目合成了聚谷氨酸大分子单体，研究聚谷氨酸的水凝胶结构与性能的关系，并初步评价了该新型水凝胶的对猪软骨细胞的毒性及药物缓释性能，发现模型药物与水凝胶之间的相互作用及药物释放行为受环境pH值的影响。本项目进一步将聚谷氨酸大分子单体用于制备冷冻凝胶组织工程支架材料，发现在冻凝胶中引入聚谷氨酸组份，可有效促进冻凝胶支架材料的体外矿化，并显著促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化及相关细胞外基质分泌。