nHA/PLGA微载体负载的BMP-2/bFGF双重生长因子协同促进骨缺损修复的研究

作     者：赵岚岚 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋文植

授予年度：2022年

学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学] 

主      题：骨组织工程 人脐带间充质干细胞 双生长因子 比例优化 

摘      要：因外伤、肿瘤、炎症和先天性畸形等原因引起的口腔颌面部骨缺损患者逐年增多,不仅严重影响人民群众身心健康,而且骨缺损造成的骨量不足还会影响患者的种植修复等后续治疗,因此临床上对颌骨缺损的再生修复需求急剧增加。目前传统的骨缺损修复方法无论是自体骨移植或者同种异体骨移植都存在一定的局限性,如作为金标准的自体骨移植会造成二次损伤,异体骨移植易引起免疫排斥反应等。因此,寻求修复颌面部骨缺损的新材料新方法成为生物医学领域的重要课题。近年来,骨组织工程技术逐渐成为修复颌面部骨缺损的有效方法,它包括三部分内容:生物支架,生长因子和种子细胞。其中多种生长因子的联合应用已被证实可增强细胞成骨效应,骨形态发生蛋白-2(BMP-2)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)作为在骨组织工程研究中应用最多的生长因子,二者结合在促进干细胞成骨分化方面已有部分研究,但目前还不清楚BMP-2和bFGF联合在体外与体内促进骨形成的最佳比例。因此本课题拟采用新型气流剪切法来制备最适nHA浓度为20wt%的生物可降解的nHA/PLGA微球,表面修饰后用以负载双生长因子骨形态发生蛋白-2(BMP-2)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),同时负载人脐带间充质干细胞(HUMSCs)。研究中根据预实验选择最大浓度生长因子50ng/ml来进行比例优化,使用含有不同比例的BMP-2和bFGF(2:8、1:1和8:2)蛋白混合液处理修饰了聚多巴胺(polydopamine)涂层的nHA/PLGA-pDA微球(各组BMP-2的浓度分别为10、25、40 ng/ml,bFGF的浓度分别为40、25、10ng/ml)。将修饰生长因子后的细胞微载体(nHA/PLGA-pDA)与人脐带间充质干细胞(HUMSCs)进行共培养,通过评估HUMSCs的细胞增殖和成骨分化结果,得出BMP-2和bFGF协同促成骨的最佳比例为1:1。之后根据筛选出的BMP-2和bFGF的最佳比例进行体内试验,以成年SD大鼠颅骨5mm直径临界骨缺损模型为体内模型,研究负载1:1双生长因子(BMP-2/bFGF)和HUMSCs的纳米复合微球对大鼠骨缺损修复的影响。通过对饲养4周和8周后的大鼠颅骨标本进行Micro CT扫描及组织染色,结果显示表面修饰聚多巴胺涂层并负载1:1比例双生长因子(BMP-2/bFGF)和HUMSCs的nHA/PLGA纳米复合微球生物相容性良好,与单独负载BMP-2或bFGF相比,负载以1:1(25:25 ng/mL)比例混合的BMP-2和bFGF可以有效提高HUMSCs增殖和向成骨细胞分化,并有协同促进骨缺损处新骨形成的作用,表面修饰1:1 BMP-2/bFGF双生长因子的nHA/PLGA-pDA复合微球支架负载人脐带间充质干细胞所构建的成骨微单元可进一步促进骨组织再生。