微流控技术研究流体剪切应力对骨组织细胞生物矿化过程的影响

流体剪切应力在保持骨组织的动态平衡以及骨的损伤修复中发挥着重要作用。本项目拟采用微流控技术在体外模拟体内骨细胞周围流体环境，研究在流体剪切应力的作用下，与骨组织的动态平衡相关的细胞生理活动的改变，重点研究流体剪切应力对成骨细胞的生物矿化过程的影响机制，流体剪切应力对骨髓基质干细胞向成骨细胞分化和成熟过程的影响机制，以及实现与骨组织的动态平衡相关的多种细胞共培养，研究多种细胞之间的相互作用和对生物矿化过程的贡献。本研究项目的实施将会进一步促进人们对骨组织的动态平衡、骨损伤愈合及骨质疏松症的病理基础的深入理解，从而为临床治疗骨质疏松症以及骨损伤等病症提供理论基础，同时也为新型骨组织工程材料的研发提供指导。

在本项目基金支持下，我们根据实际情况，在项目计划书的基础上，对研究内容做了微调，共发表论文12篇，超额完成了项目预定目标。我们在三个主要方向上进行了探讨。首先，我们开发了一系列表面图案化细胞的技术，能够将细胞图形化在不同材料的平坦表面或具有微米或者纳米结构的表面上；设计了将聚多巴胺图案化在惰性表面的技术；利用共培养模型研究了成纤维细胞在上皮细胞群体迁移中的作用；利用微流控及表面化学修饰方法研究了神经群体迁移的机理；建立了微流控芯片体外筛选伤口敷料的方法，为今后敷料的筛选提供了新的工具。其次，我们建立了一套能够长期培养和观察细胞的微流控系统，在线、实时培养和观察MSC在流体剪切力作用下的行为，开发了一种能够同时产生或单独产生流体剪切力和拉伸力的微流控装置，可以模拟血管内的流体力学微环境。此外，我们开发了将电纺和离心纺结合在一起的新技术，这种技术可以用来制备超细的聚合物纤维，在此基础上我们制备出超细聚苯乙烯纤维纺丝并模拟生物矿化的方法实现酶的固定。