基因介導型骨修復材料及支架的製備與結構性能研究

《基因介導型骨修復材料及支架的製備與結構性能研究》是依託華南理工大學，由陳曉峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基因介導型骨修復材料及支架的製備與結構性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳曉峰
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

分別採用模板合成技術和靜電紡絲技術製備CaO-P2O5-SiO2三元系統介孔生物玻璃納米微球和纖維，並以其作為新型骨修復材料及組織工程支架的無機基相，用於提高材料的力學強度及生物活性。採用質粒作為成骨細胞調節因子骨活素的基因載體，利用基因轉染技術製備包埋有質粒DNA的殼聚糖納米微球，作為骨修復材料中的添加相，用以改善材料的細胞學特性。結合三維列印技術製備基因介導型骨修復材料及組織工程支架。研究介孔生物玻璃基相微納米材料的微細結構、介孔大小及形貌、分布取向以及質粒微球的粒徑尺寸、工藝條件等因素對材料力學性能、生物活性、降解速率、離子釋放動力學以及基因調控特性的影響規律及機理。並研究DNA質粒納米添加相介導骨祖細胞粘附、增殖、分化的影響以及促進細胞外基質礦化等骨再生行為的作用機理。通過上述研究為基因介導型骨修復材料及支架的設計與製備提供新的思路和理論依據。

結題摘要

根據目前骨組織修復及組織工程支架材料研究中存在的問題，本課題組提出“具有基因介導型骨修復材料及支架的製備與結構性能研究”這一課題，在前期研究基礎上，以具有良好骨修復特性的生物活性玻璃為基礎，利用先進的生物醫學材料微納米製備技術，結合基因轉染、生物組裝及表面修飾等技術，深入研究微納米生物活性玻璃微球和納米纖維的多級結構、性能及其控制工藝、質粒納米微球製備工藝；研究材料的組成和微納米結構與細胞的粘附增殖、分化、細胞外基質礦化等骨組織生物學行為的關係，為基因介導型骨修復材料及支架的設計與製備提供新的思路和理論依據。 在項目實施過程中，本課題組在合理使用經費的情況下較好的完成了預期目標：（1）在溶膠-凝膠工藝的基礎上，運用微乳液技術及靜電紡絲技術，合成製備出介孔生物玻璃微納米微球及纖維，實現對微球及纖維材料組分、尺寸、介孔結構的可控；（2）運用各種材料分析測試技術對本課題製備的新型微納米生物玻璃微球及纖維進行結構及性能表征，研究材料組成-結構-性能間的依從關係，揭示材料組成、結構及工藝條件對材料的降解特性、離子釋放規律、體外生物活性等影響機理；（3）採用基因克隆技術成功構建骨活素基因質粒；（4）成功構建了骨活素基因質粒轉染載體，實現對質粒的成功負載，通過體外細胞實驗，對基因介導型複合骨修復體細胞學性能進行研究，揭示了材料用量對基因裝載效率、細胞相容性、基因轉染效率及基因表達間的依賴關係。（4）成功構建了骨活素基因質粒轉染載體，實現對質粒的成功負載，通過體外細胞實驗，對基因介導型複合骨修復體細胞學性能進行研究，揭示了材料用量對基因裝載效率、細胞相容性、基因轉染效率及基因表達間的依賴關係。 通過本課題資助，截止到2013年12月31日發表科研論文及會議論文21 篇(SCI收錄13篇,EI收錄 6 篇) ，申請國家發明專利 5 項。獲得國家科技發明獎1項，教育部自然科學獎1項。培養博士後2人，博士研究生6人、碩士研究生6人。本項目已經按照任務書要求全面完成預定研究目標。