《還原軟骨發生機制支架構建與骨軟骨再生》是依託上海大學，由張坤璽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：還原軟骨發生機制支架構建與骨軟骨再生
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張坤璽
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
骨軟骨組織工程存在軟骨層纖維化、軟骨與下骨結合差的問題。針對這兩個問題，申請人提出構建還原軟骨發生機制，強化脂肪幹細胞(ASCs)軟骨向分化的聚胺基酸基骨軟骨共修復組織工程支架。聚L-谷氨酸(PLGA)與殼聚糖(CS)化學交聯構建弱化細胞與支架黏附作用，驅動ASCs原位自發聚集形成微團的PLGA/CS軟骨支架，以強化ASCs軟骨向分化和軟骨再生；採用“grafting-from”法在納米羥基磷灰石HA表面接枝PLGA，合成HA-PLGA，模擬下骨基質中無機組分與有機組分的結合，再與CS化學交聯構建下骨支架，同時引入鎂黃長石賦予下骨支架成骨誘導活性，加快下骨再生以更好地支持軟骨再生。利用凝膠滲透作用將軟骨支架與下骨支架複合構建具備連續過渡界面的一體化支架。並進一步製備軟骨層取向的骨軟骨支架。探索微團形成條件，證實微團用於軟骨再生的優勢，評價一體化支架用於體內關節骨軟骨再生情況。
結題摘要
目前，骨軟骨組織工程走向臨床面臨兩個挑戰：再生軟骨多為纖維軟骨，缺乏正常透明軟骨的力學功能；軟骨下骨損傷與軟骨損傷修復不同步，影響新生軟骨組織的完整性和穩定性。針對以上挑戰，本研究提出構建能夠差異化負載生長因子的骨軟骨一體化支架，該支架軟骨層能夠抑制纖維基質產生，促進透明軟骨再生，下骨層能夠負載綁定BMP-2，刺激下骨再生。 項目首次提出原位誘導脂肪幹細胞自發聚集形成微團的支架設計策略，以還原軟骨發生機制中至關重要的“condensation”過程。該多孔支架由聚L-谷氨酸(PLGA)和殼聚糖(CS)通過醯胺鍵交聯，並結合冷凍相分離技術製備，孔徑為180-300 μm。支架具有高溶脹性，可快速吸水。脂肪幹細胞(ASCs)接種到支架後並未貼壁黏附於支架孔壁，而是自發聚集形成直徑為80-110 μm的多細胞微團。微團內細胞存活率高，且在體外TGF-β1和IGF-1誘導作用下的軟骨向分化能力強，表達更多的GAGs和COL II，同時COL I沉積受到抑制。進一步的體內軟骨再生結果表明，PLGA/CS支架原位誘導ASCs微團可在兔體內再生形態和功能均接近正常軟骨的透明狀軟骨組織。 為模擬骨基質組成並加速下骨再生，項目提出在納米羥基磷灰石(nHA)表面鍵合PLGA鏈，得到nHA-g-PLGA，以其為原料參與PLGA和CS靜電複合支架的構建。以聚乳酸微球作為致孔劑，結合冷凍相分離技術可以製備孔徑為200-400 μm的下骨支架。與機械共混nHA製備的支架相比，接枝PLGA提高nHA的分散性，且nHA-g-PLGA可通過靜電作用與CS結合，提高支架的力學性能。通過靜電複合方式構建的下骨支架殘留電荷密度高，可用於負載BMP-2。 ASCs以微團形式分布在軟骨層，而貼壁黏附分布在下骨支架孔壁，體外以TGF-β1和IGF-1誘導可啟動ASCs的軟骨向分化，7 d後植入兔關節骨軟骨缺損處進行骨軟骨組織重建。體內組織學檢測、基質成分檢測和生物力學檢測結果表明體外啟動軟骨向分化的ASCs微團能夠在體內再生透明軟骨組織，而未受到下層BMP-2的影響，同時負載BMP-2的下骨支架能夠顯著促進下骨組織再生，此外，以一體化支架再生的骨軟骨組織具備清晰完整的過渡結構。
