負載改性BMP-2活性多肽的磷酸鈣-絲素蛋白復合體系的構建及其成骨性能研究.pdf

1、骨科的多種疾病和創(chuàng)傷都會應用骨移植物，常用的骨移植物包括自體骨、同種異體骨移、人工骨。自體骨是骨科骨移植物選擇的“金標準”。自體骨移植和同種異體骨移植存在相應的缺點，限制了其應用規(guī)模。近年來，圍繞人工骨替代材料，科研人員進行了廣泛而深入的研究，希望最終可以替代自體骨和同種異體骨。組織工程的目標是聯(lián)合可降解的生物材料、來源于自體組織的細胞或者具有多向分化潛能的干細胞、具有生物活性的信號分子構建復合支架實現組織重建。這種治療策略在骨組織再生

2、領域顯示了廣闊的應用前景，目前研究的熱點集中在對骨組織損傷、疾病產生的骨缺損的功能性重建。
　　微球構成支架結構的方式主要有兩種：一、將獨立分開的微球彼此之間緊密壓配形成支架結構；二、將微球混入支架主要成份中，用于負載活性分子、細胞。因為α-磷酸三鈣（α-tricalcium phosphate，α-TCP）與正常骨基質中無機成份羥基磷灰石相似，所以在骨組織再生工程中被廣泛使用。但是，通過煅燒的方式制備α-TCP無機微球，難以控制

3、微球的形狀和大小，將絲素蛋白（Silk fibroin，SF）溶液作為粘合劑混合磷酸鈣粉末，得到可注射的α-磷酸鈣/絲素蛋白（α-TCP/SF）骨水泥漿，容易通過其它處理方法（如乳化法、高壓靜電場分散法等）得到微米級別和納米級別的微球，微球大小均一，而且產量穩(wěn)定。
　　磷酸鈣材料本身生物相容性好、可降解、具有一定的力學強度，但是主要存在誘導成骨能力不足的問題。常規(guī)的解決方法是將材料負載具有誘導成骨能力的生長因子。骨形態(tài)發(fā)生蛋白（B

4、one morphogenetic protein-2，BMP-2）是廣為認可的具有良好的誘導成骨能力的生長因子，局部過高濃度的BMP-2可導致異位成骨、致腫瘤發(fā)生。源于BMP-2活性結構域的多肽能保留蛋白的誘導成骨活性，減少相關副反應的發(fā)生。多肽經物理沉積吸附于材料表面，容易產生“突釋”釋放且持續(xù)時間短暫。磷酸鈣缺乏與生物大分子共價結合的基團，連續(xù)的多聚谷氨酸基團（polyglutamate，“E7”）帶有較強的負電荷，修飾多肽后可以

5、與磷酸鈣材料水解后形成的二價陽離子—鈣離子形成牢固的離子鍵，提高磷酸鈣對多肽的負載效率和釋放效果。
　　本文旨在構建緩慢持續(xù)釋放改性BMP-2活性多肽的α-TCP/SF微球，體外評估微球負載多肽的效率和釋放效果，并在體外體內實驗中考察這一體系的促成骨作用。本研究共分為四個部分：第一部分，α-TCP/SF微球的制備和表征；第二部分，E7BMP-2多肽的負載和釋放；第三部分，α-TCP/SF微球+ E7BMP-2多肽的體外促成骨評估；

6、第四部分，α-TCP/SF微球+E7BMP-2多肽的體內促成骨評估。
　　從本研究中我們得出如下的結果和結論：（1）通過高壓靜電場分散液氮冷卻可以簡單有效的制備α-TCP/SF微球。微球粒徑分布于200μm～500μm，產量穩(wěn)定；可以用于大規(guī)模的實驗研究和臨床應用；（2）E7BMP-2多肽釋放持續(xù)時間可達3周，早期釋放無“突釋”。α-TCP/SF微球+E7BMP-2多肽是長期緩慢釋放生長因子的體系；（3）在誘導大鼠骨髓間充質干細胞

7、成骨分化的過程中，α-TCP/SF微球+E7BMP-2多肽的緩釋體系促進成骨相關基因Runx2、ALP、OCN的表達，E7BMP-2多肽在這一系列過程中沒有喪失生物活性；（4）構建的α-TCP/SF微球+E7BMP-2多肽/PVA支架具有一定的力學強度。經過組織學、影像學結果證實，在造模后的第8、12周，填充具有誘導成骨能力的材料的組別，大鼠顱骨缺損區(qū)有一定量的骨組織形成，隨著時間的延長，成骨量增加。
　　E7BMP-2多肽吸附于