核酸适配体功能化钛基羟基磷灰石界面的构建及其促成骨效应的研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvy_yvl2009
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钛及钛合金材料具有优异的机械性和生物相容性,被广泛用于骨修复领域。然而钛植入体表面生物惰性导致其与宿主组织的整合性差,使其使用寿命缩短。间充质干细胞(MSCs)在骨愈合过程中发挥了重要作用,调动内源性间充质干细胞至缺损部位是目前骨修复的一个研究热点。如何改善钛材表面生物活性并赋予其招募间充质干细胞和促进成骨分化生理功能,具有潜在的生物应用价值。基于此,在本论文中,我们首先通过生物矿化在钛表面形成羟基磷灰石纳米涂层,利用席夫碱反应将能够招募MSCs的寡核苷酸序列Apt19S结合到生物大分子透明质酸中,氧化透明质酸作为缓释介质,共同负载到羟基磷灰石/钛界面。随后通过一系列材料表征、体外实验和体内实验验证了所制备的功能化钛材具有调节蛋白构象、募集间充质干细胞及促成骨分化的能力。主要研究内容及结论如下:(1)负载Apt19S功能化钛基活性界面的制备与表征将通过配位反应修饰有钙离子的钛材浸泡在模拟体液中,生物矿化得到具有纳米羟基磷灰石涂层的钛基界面。随后利用席夫碱反应,将Apt19S与氧化透明质酸结合后,沉积到具有纳米羟基磷灰石涂层的钛基界面。H1NMR和FTIR证明了透明质酸的有效氧化,SEM、AFM、和接触角测试研究结果表明Apt19S功能化钛基活性界面成功制备。体外释放实验表明,Apt19S功能化钛基活性界面能调控Apt19s的释放行为,使其在钛材表面实现早期快速释放,随后在7天内缓慢释放。同时,利用纤连蛋白(FN)探究了材料对蛋白的吸附及构象变化影响。研究证实Apt19S功能化钛基活性界面能促进纤连蛋白构象变化,促使其活性位点暴露,有利于后续细胞的粘附。(2)负载Apt19S功能化钛基活性界面与细胞的相互作用本研究以SD大鼠骨髓间充质干细胞为研究对象,利用Transwell、免疫荧光和q PCR等实验考察了所制备材料对间充质干细胞的生物学行为的影响。结果表明,负载Apt19S的钛基活性界面能够有效调动间充质干细胞的募集,并促进干细胞在材料表面的的粘附、增殖及成骨分化功能。(3)负载Apt19S功能化钛基活性界面体内募集干细胞和促成骨效应本研究中我们构建了SD大鼠股骨缺损模型,将所制备的Apt19S功能化钛钉植入到缺损部位,考察了材料在生物体内对间充质干细胞的募集及新骨形成效应。结果表明,在钛材植入后3、7天,可以有效促进内源性间充质干细胞募集植入体周围。植入后30天,Apt19S功能化钛钉植入体周围新骨的形成显著高于其它对照组。本研究为功能化钛基植入体的开发提供了新的理论支持和技术手段。
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