通過3D列印構建具有自主修復能力的仿生骨組織修復材料

《通過3D列印構建具有自主修復能力的仿生骨組織修復材料》是依託福州大學，由黃曉衛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：通過3D列印構建具有自主修復能力的仿生骨組織修復材料
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃曉衛

項目摘要

自癒合材料能夠識別損傷的出現，並立即進行自我修復，這種自我修復的能力是維持動物和植物生存的重要特徵。因此，模擬生物體的自癒合性能構建新型的生物醫用材料具有重要的現實意義。與不可逆化學鍵製備的材料相比，動態化學鍵製備的材料對外部環境的應激能力更強，更能滿足機體組織的自我修復功能。本項目擬在絲素蛋白側鏈修飾主客體活性單元的基礎上，通過主客體單元之間的動態化學鍵作用，實現具有自癒合性能的絲素蛋白生物墨水的製備，並通過3D列印的技術，實現對骨組織結構的個性化精準仿生。以上述體系為基礎，從細胞和動物水平，探討具備自癒合功能的複合支架體系對幹細胞行為調控和骨缺損修復的可行性。這種集自癒合性能和結構精準可控於一身的仿生複合支架體系，將在組織修復和再生醫學等領域具有潛在的套用前景。

結題摘要

自癒合材料能夠識別損傷的出現，並立即進行自我修復，這種自我修復的能力是維持動物和植物生存的重要特徵。然而，目前製備的大部分骨組織替代材料都不能模擬天然組織的自癒合行為，導致組織結構的破壞，影響新骨的形成。本項目首先通過化學改性的方法，在絲素蛋白上修飾羧基，製備出羧基化的絲素蛋白溶液。隨後，通過羧基與氨基的脫水縮合，在絲素蛋白上修飾環糊精，通過羧基與羥基的酯化作用，在絲素蛋白上修飾膽固醇，利用環糊精與膽固醇之間的可逆結合作用，製備出具有自癒合效果的絲素蛋白凝膠。對製備的絲素蛋白凝膠的化學結構、粘彈性、自癒合性和機械性能進行了詳細研究。為了實現天然骨組織結構和功能的模擬，本項目進一步將羥基磷灰石納米顆粒引入到絲素蛋白自癒合凝膠中，通過3D列印的方法，製備出結構精準可控的複合凝膠支架，對製備的凝膠支架的自癒合性和機械性能進行了詳細研究。通過骨髓間充質幹細胞的體外培養，研究了該複合凝膠支架的生物安全性及成骨誘導行為，並利用大鼠股骨缺損模型研究了該複合凝膠支架在體內的促進骨生成能力。實驗結果表明，該複合凝膠支架具有自癒合效果和良好的生物相容性，能夠顯著提高骨的再生能力。通過本項目的研究，可以製備集自癒合性能和結構精準可控於一身的仿生複合支架體系，達到有效修復骨缺損的目的，為生物材料在組織修復和再生醫學的研究提供新的思路和想法。