组织工程,集医学、材料学、工程学于一体,运用生命学和工程学的原理与方法,研究开发以用于修复、增进或改善人体组织或器官损伤后的形态和功能的一门学科。组织工程技术中的关键三个因素是材料,细胞和细胞因子。在组织工程组织再生中,构造一种特定的有效的担载药物的组织工程支架是研究的一个重点。组织工程支架需要扮演细胞外基质的角色,提供有利于细胞黏附、增殖、分化及生长的结合点,传递“生物信号”,对不同类型细胞能起到“身份鉴别”的作用,充当营养物质、氧气和生物活性物质的传输系统。在组织工程研究中,治疗药物往往是细胞因子。大部分细胞因子属于蛋白类,具有短的半衰期,在体内容易消除,而且,其空间结构容易受到外界环境的影响而变性失活,不仅不能起到良好的治疗作用而且带来严重的免疫抗体反应。因此,良好的组织工程支架需要能够长效缓释细胞因子。目前,细胞因子在组织工程支架中应用存在的主要问题是:严重的突释现象以及制备过程中的蛋白变性失活。本研究室利用已有相当基础的细胞因子蛋白以自然形态长效缓释的技术,尝试构建具缓释功能的、高孔隙率的担载细胞因子的PLGA微球复合明胶支架,为在体内诱导干细胞动员分化成缺损组织做前期体外研究。制备将蛋白运用水相-水相冷冻相分离法包裹于葡聚糖中,以此保护蛋白的活性;然后将颗粒包载入plga微球中,起到缓释蛋白的作用;最后将微球埋置于具有多孔三维结构的明胶支架中,形成最终的复合支架。对支架的体外释放动力学、制备过程中蛋白活性的变化进行了考察。本研究将多糖颗粒,plga微球,明胶支架三者结合,制备的复合支架达到90%的孔隙率,具有高度联通结构,形态和机械性能良好,无毒生物可降解性,能够有效的模拟天然的细胞外基质(ecm),为细胞的生长提供良好的微环境;高的比表面积有利于细胞的附着;发达的联通结构提供细胞进入支架和代谢物质的流通通道。为了考察不同的复合支架制备方法对蛋白的体外释放行为以及蛋白的活性的影响,我们分别以bsa和bmp-2作为模型蛋白制备了三种不同的复合支架,通过体外释放动力学考察,结果显示多糖颗粒plga微球复合明胶支架能够明显缓解突释现象,第一天释放低于30%,释放曲线平稳,35天释放50%~60%,具有缓释蛋白的作用。利用该复合支架能够满足细胞因子蛋白的缓释给药,为其应用在组织工程中提供了一种可能。我们通过建立β-半乳糖苷酶和mtt方法对蛋白活性进行检测,考察蛋白在制备制备过程中及后期释放过程中的的活性保持情况。结果显示,β-半乳糖苷酶在多糖颗粒、plga微球、复合明胶支架制备过程中活性逐渐降低,但整个制备过程能保持80%以上的活性。多糖颗粒的制备、微球制备以及支架的制备过程均对酶的活性有一定的影响。葡聚糖包裹蛋白颗粒能减小蛋白和有机溶剂的接触,能够从一定程度上减小对蛋白活性的影响。以MTT法测定复合明胶支架释放液中的BMP-2的活性,分别对三种不同制备方法的支架释放液中的BMP-2蛋白与BMP-2原液的活性进行了比较。结果显示,将蛋白包封在葡聚糖颗粒后再包裹入微球,然后再埋植入明胶支架的方法制备的复合支架在持续释放时间内蛋白均显示了与原液蛋白相等的活性。PLGA微球复合明胶支架具备三维多孔联通结构,生物可降解性的特点,同时具有长效缓释细胞因子蛋白的优势,在未来的组织工程支架中具有广阔的应用前景。