各種病因?qū)е碌拇蠖喂侨睋p一直是臨床治療的難點。應(yīng)用組織工程技術(shù)構(gòu)建具生物活性的人工骨替代材料是潛在的解決辦法。隨著先進材料研發(fā)的不斷進步,骨微環(huán)境代謝機制研究逐漸深入,構(gòu)建能整合和調(diào)控不同的生物學(xué)活性,體內(nèi)降解與骨再生完美匹配,重建甚至加速骨修復(fù)過程的新型骨修復(fù)材料,是當前骨組織再生研究所致力達到的目標。可生物降解的軟性水凝膠支架和硬性高分子聚合物支架是目前最為常用的人工骨修復(fù)材料,但是存在生物活性差、骨修復(fù)效果不佳的問題。生理狀況下骨折愈合包括一系列級聯(lián)生物反應(yīng),血管侵入和骨前體細胞向成熟骨細胞的誘導(dǎo)分化是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,針對骨修復(fù)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過化學(xué)修飾或者結(jié)合藥用性小分子化合物,使水凝膠和高分子支架具有骨誘導(dǎo)活性和血管誘生活性,能夠極大推進骨修復(fù)材料的臨床轉(zhuǎn)化。目的構(gòu)建具有骨誘導(dǎo)活性和血管化活性的軟性水凝膠和硬性高分子聚酯類骨修復(fù)支架,通過體外實驗探究其骨誘導(dǎo)和血管誘導(dǎo)的有效性和機制,并應(yīng)用不同的疾病模型驗證其骨修復(fù)效果。方法（1）基于多肽小分子（NapFFRGD）自組裝協(xié)同誘導(dǎo)蠶絲蛋白（silk fibroin,SF）快速凝膠化技術(shù),構(gòu)建新型的含有RGD官能團的可注射... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

SF-RGD水凝膠的構(gòu)建及其遞送干細胞進行骨修復(fù)示意圖。

我們發(fā)現(xiàn)在生理條件下(pH=7.4,37℃),濃度為2%的蠶絲蛋白形成穩(wěn)定的凝膠需要至少7天的時間;酸性環(huán)境可加速凝膠化進程,也至少需要36小時的時間,且形成的酸性凝膠并不能直接進行生物學(xué)應(yīng)用。當加入小分子多肽NapFFRGD(1.0 wt%)之后,蠶絲蛋白形成穩(wěn)定凝膠的時間縮短至20分鐘,說明單純的絲蛋白凝膠化的性能較弱,NapFFRGD小分子多肽能夠顯著的縮短蠶絲蛋白的凝膠化時間(圖2)。為了研究引入NapFFRGD后的蠶絲蛋白形成水凝膠的力學(xué)性質(zhì),我們分別對兩種凝膠進行了流變力學(xué)檢測以及可注射性測試,結(jié)果表明:含NapFFRGD小分子多肽的蠶絲蛋白凝膠具有更好的粘彈性(G’=6679 Pa,G’’=1742 Pa),高于單純的蠶絲蛋白在pH=7.4條件下(e.g.,G’=2875 Pa,G’’=396 Pa)和pH=4.0條件下(e.g.,G’=4457Pa,G’’=621 Pa)形成的凝膠。表明NapFFRGD小分子多肽,在縮短絲蛋白的凝膠化時間的同時,還增強了絲蛋白凝膠的機械力學(xué)性能。為了檢測凝膠的穩(wěn)定性,我們用注射器將制備成功的凝膠從樣品瓶內(nèi)抽出,然后再次注射觀察能否繼續(xù)保持凝膠的狀態(tài)。因此,加入NapFFRGD后形成的蠶絲蛋白形成水凝膠在注射后能夠繼續(xù)保持凝膠的狀態(tài)(圖3)。

為了研究引入NapFFRGD后的蠶絲蛋白形成水凝膠的力學(xué)性質(zhì),我們分別對兩種凝膠進行了流變力學(xué)檢測以及可注射性測試,結(jié)果表明:含NapFFRGD小分子多肽的蠶絲蛋白凝膠具有更好的粘彈性(G’=6679 Pa,G’’=1742 Pa),高于單純的蠶絲蛋白在pH=7.4條件下(e.g.,G’=2875 Pa,G’’=396 Pa)和pH=4.0條件下(e.g.,G’=4457Pa,G’’=621 Pa)形成的凝膠。表明NapFFRGD小分子多肽,在縮短絲蛋白的凝膠化時間的同時,還增強了絲蛋白凝膠的機械力學(xué)性能。為了檢測凝膠的穩(wěn)定性,我們用注射器將制備成功的凝膠從樣品瓶內(nèi)抽出,然后再次注射觀察能否繼續(xù)保持凝膠的狀態(tài)。因此,加入NapFFRGD后形成的蠶絲蛋白形成水凝膠在注射后能夠繼續(xù)保持凝膠的狀態(tài)(圖3)。透射電鏡(TEM)觀察凝膠內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)(圖4a)的結(jié)果顯示,凝膠纖維束由不同粗細的納米纖維雜合在一起,可見由多肽小分子NapFFRGD自組裝形成的較細的纖維(直徑約7-14 nm)和由蠶絲蛋白組裝形成的較粗的纖維束(直徑32-123 nm)。掃描電鏡觀察凝膠表面結(jié)構(gòu)(圖4b),顯示凝膠具有三維疏松多孔結(jié)構(gòu),孔徑約在35.7-125.5?m之間。表明NapFFRGD不僅可在蠶絲蛋白溶液中實現(xiàn)自組裝,而且可有效的誘導(dǎo)蠶絲蛋白凝膠化,形成利于細胞黏附和物質(zhì)交換的高度疏松多孔狀的結(jié)構(gòu)。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3051273