《基因工程技術進行純鈦表面改性的基礎研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由馬威擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基因工程技術進行純鈦表面改性的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬威
- 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
純鈦具備與骨組織發生結合的特殊生物學性質，因此作為人工牙根材料已在全世界得到廣泛的套用。然而，目前純鈦牙種植體與骨組織發生骨結合需要數周乃至數月的時間，造成種植牙治療周期過長，給患者帶來不便，並因此增加了醫療成本。單純從物理形貌或化學組成上對純鈦表面進行改性處理尚無法很好解決這個問題。最新研究結果發現，骨結合基因（TO）可以主動調控骨組織再生修復過程，是促進骨結合速度、提高骨結合質量的關鍵因素，但利用TO基因調控作用進行純鈦表面改性的研究尚未見報導。本研究擬採用基因工程方法，結合改良的純鈦表面微弧氧化-電泳處理技術，將載有TO基因的穿梭質粒載體導入純鈦表面的三維孔隙層，通過對周圍骨組織細胞的基因轉導，主動誘導和調控骨結合進程，達到縮短鈦-骨結合時間並提高結合質量的目的。本研究還將通過系列體內外實驗，對基因轉導效率和改性表面的生物學效果進行全面驗證，為構建新型純鈦種植體提供思路和技術支持。
結題摘要
純鈦作為醫用植入材料，尤其是人工牙根材料，已經在臨床套用中取得了極大的成功，這在客觀上也推動了“種植牙”理念和技術的普及。然而純鈦種植體與骨組織發生骨結合所需的時間較長，如何改善純鈦植入體表面的生物學性能以加快骨結合的速度就成為近年來的一個研究重點。有學者利用酸、鹼及多種化學試劑進行純鈦表面處理，也有人採用羥基磷灰石、多肽、蛋白質等各種生物活性材料進行純鈦表面塗層，還有學者利用電化學、高能物理和納米技術改變純鈦表面的物理形貌或化學組成，目的都是增強純鈦植入體的骨組織相容性和誘導成骨的活性。這些研究都在一定程度上取得了進展，目前的牙種植體產品的骨結合時間已經從最初的3-6個月縮短為2-3個月，然而這卻仍不能滿足廣大患者進一步縮短“種植牙”治療周期的臨床要求。本課題組在研究骨結合相關基因主動調控和促進骨結合速度的分子機理的基礎上，結合改良的純鈦表面微弧氧化-電泳處理技術和基因工程技術，將載有骨結合相關基因的穿梭質粒載體導入純鈦表面的三維孔隙層，通過對周圍骨組織細胞的基因轉導，主動誘導和調控骨結合進程，達到縮短鈦-骨結合時間並提高結合質量的目的。通過本項研究，我們對維弧氧化-電泳技術的處理工藝及關鍵電化學參數進行了篩選和確定，目前已經能夠穩定的在純鈦表面構建一層粗糙的（Ra=1.56±0.21）含有羥基磷灰石微粒的互相聯通的三維孔隙層，其厚度在10微米（8.63±1.08）以內，孔隙率達到70%以上，這就給生物活性物質的駐留提供了基本的空間；再利用基因工程技術，分別將BMP、涎蛋白和RunX2基因整合到DNA穿梭質粒載體中，並完成了相應的測序和鑑定工作；研究並確定了一種幾多糖加膠原混合製備溫敏型凝膠的方法，由此通過靜電+物理吸附的方法顯著提高了穿梭質粒的吸附效率和吸附劑量；將骨髓基質細胞接種於基因工程化純鈦表面，確認了新型純鈦表面對於成骨細胞的體外轉染、表達和成骨促進作用；最後通過動物實驗將這種純鈦種植體再次植入到製備過缺牙模型的動物頜骨組織內，結果表明在3-4周時間內，純鈦種植體就完成了鈦-骨結合的過程。以上研究結果充分驗證了新型基因工程化的純鈦表面在體內和體外促進成骨的生物學作用，這種新型的基因工程化生物改性方法，有望突破骨結合時間上的“瓶頸”，為未來醫用純鈦植入材料表面改性尤其是新型純鈦牙種植體產品的研發提供了新的思路。
