可诱导细胞粘附且具治疗功能的骨再生修复支架研究

Improvement of cell adhesion on the surface of a bone regeneration repair scaffold will greatly improve the ability for bone tissue regeneration. On the basis of our previous study, choline phosphate (CP), the reverse of phosphate choline (PC), can induce cell adhesion on the surface of a material surface through unique CP-PC interactions. In this study, we aimed to design a bone regeneration repair scaffold with cell adhesion induction and therapeutic properties. A composite porous scaffold is fabricated using biodegradable polymer and hydroxyapatite (HA) such that (1) the choline phosphate polymer will functionalize the surface of composite materials to improve cell adhesion and (2) the alendronate-β-cyclodextrin conjugate will target HA and then load drugs with the help of β-cyclodextrin. In addition, we aim to explore this composite scaffold in inducing cell adhesion, in enhancing bone regeneration, and in drug release and other funcions. In this study, we will innovatively modify the composite scaffold using the choline phosphate polymer and introduce the β-cyclodextrin drug-carrier on the scaffold surface, which can aid in the reconstruction of bone defects and help in the treatment of bone related diseases. This research may also provide a new approach for designing bone regeneration repair scaffolds.

骨再生修复支架表面细胞粘附的改善，将极大地提高支架诱导骨组织再生的能力。前期研究证实了，基于胆碱磷酸（CP）与细胞膜上磷酸胆碱（PC）的相互作用可以诱导细胞在材料表面粘附。在此基础上，本项目拟开发一种可诱导细胞粘附且具有治疗功能的骨再生修复支架。该复合多孔支架由可降解高分子材料与羟基磷灰石（HA）制备而得：（1）胆碱磷酸聚合物对高分子材料表面改性以增强成骨相关细胞粘附；（2）阿仑磷酸改性的环糊精与HA特异性吸附，并通过环糊精空腔载入药物。探索复合支架诱导细胞粘附、增强骨组织再生、载药释药等多重功能。因此，本项目创新性地利用胆碱磷酸聚合物刷修饰复合支架并引入环糊精载体以重建骨缺损的同时治疗骨相关疾病，为骨再生修复支架的设计提供了新思路。

骨修复材料是临床手术中继血液制品之后的第二大常用品。在本项目的支持下，为改善骨再生修复材料表面的细胞粘附性能，提高材料诱导骨组织再生的能力，选择可与细胞膜上磷酸胆碱（PC）相互作用的胆碱磷酸（CP）分子对生物材料表面进行功能化改性，获得生物相容性更好的再生医学材料。另一方面，本项目设计了天冬氨酸六肽（ASP6）改性的环糊精（β-CD）药物载体，可靶向骨组织中的羟基磷灰石。研究结果表明胆碱磷酸功能化的材料可促进细胞的粘附增强骨诱导活性，增强其在体内的相容性可更好的应用于组织与再生医学领域。同时，天冬氨酸六肽改性的药物载体(ASP6-β-CD)系统能有效的结合羟基磷灰石，在体内高效的靶向骨组织，释放抗菌药物，促进骨组织的修复。.本项目总计发表标注基金号论文11篇，申请发表专利3项，授权1项。本工作有望为优化骨修复材料和治疗骨相关疾病提供有益的新思路。