多孔礦化水凝膠材料誘導人胚胎干細胞成骨分化的研究.pdf

1、人胚胎干細胞(hESCs)具有無限增殖能力和全能分化潛能，是理想的組織工程細胞來源，可用于各類組織的病變或損傷性疾病的治療。誘導胚胎干細胞定向分化的常用手段包括轉(zhuǎn)基因技術、細胞共培養(yǎng)、使用外源性細胞因子或化學試劑等。本文首次報道了在不使用促分化化學試劑和/或外源性細胞因子的培養(yǎng)條件下，完全依靠生物材料的物理化學性質(zhì)成功實現(xiàn)了hESCs在體內(nèi)外向末端細胞的誘導分化。
　　以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球為致孔劑，合成了聚乙二醇-c

2、o-6-丙烯酰氨基己酸(PEG-co-A6ACA)多孔水凝膠支架，然后通過有機模板調(diào)控無機相生長的方法對其進行仿生礦化，制備了新型的PEG-co-A6ACA多孔礦化水凝膠支架材料。該水凝膠支架具有疏松且高度連通的多孔結構，孔道表面均勻覆蓋了磷酸鈣晶體層。將hESCs接種到該水凝膠支架內(nèi)，并在普通生長培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結果顯示PEG-co-A6ACA多孔礦化水凝膠具有良好的生物相容性，能對hESCs的體外成骨分化起到明顯的促進作用。其表現(xiàn)為礦

3、化支架上培養(yǎng)的hESCs的Runx2、OPN和OCN基因水平明顯上調(diào)，骨鈣素蛋白表達升高;而非礦化支架上的hESCs則無相應的成骨分化表現(xiàn)。將hESCs-水凝膠支架復合物埋植于免疫缺陷小鼠皮下八周后無畸胎瘤形成。經(jīng)顯微CT和免疫組化染色分析，發(fā)現(xiàn)礦化水凝膠支架內(nèi)的hESCs在宿主內(nèi)鈣化形成了致密骨組織;而非礦化水凝膠支架內(nèi)的hESCs則形成了脂肪細胞。因此，所制備的礦化水凝膠支架具有顯著的成骨誘導能力。在上述研究結果的基礎上，進一步對比

4、研究了hESCs和人間充質(zhì)干細胞(hMSCs)在異位成骨過程中的骨質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)兩組不同種子干細胞的成骨過程都是軟骨內(nèi)骨化方式，即由干細胞先向軟骨細胞分化，再經(jīng)歷肥大軟骨細胞最后礦化成骨的過程。
　　細胞-材料間相互作用調(diào)控干細胞分化的方法可作為再生醫(yī)療領域研究中的一種強有力工具。仿生材料，如本文中制備的PEG-co-A6ACA多孔礦化水凝膠支架作為細胞載體，不僅可以為細胞生長提供物理空間支持，更能對干細胞分化的生物學行為起到重