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背景:下腰痛（Low back pain,LBP）是全球常见的健康问题。腰椎间盘退变被认为是慢性背痛和退行性腰椎疾病的主要原因。退变椎间盘（intervertebral disc,IVD）微环境的特点是缺氧、低p H、高渗、营养供应差。因此,随着成年人的年龄增加和椎间盘退变（intervertebral disc degeneration,IDD）,内部微环境会发生显著变化。而p H的变低对微环境内细胞的抑制作用最为显著。目前,椎间盘疾病（intervertebral disc disease,IVDD）治疗的金标准是脊柱融合术,其重点是减轻疼痛症状和去除退化的椎间盘。然而,该治疗方法不能逆转退变的进展或恢复椎间盘的正常机械功能。因此,除了减轻症状外,恢复IVD功能应该是IVDD治疗的重点。近年来,组织工程已成功应用于临床骨科,用于治疗骨骼、骨骼肌和肌腱的缺损,用生物材料和细胞替代已经受损的组织。水凝胶支架材料是其中一类很有前景的生物材料,已成功应用于组织工程和再生医学,已成为生物材料研究的重要课题。目前多种水凝胶已经被研究用于髓核再生,但是他们均未能克服椎间盘退变过程中酸环境变化对细胞的影响。因此,本研究将一种将酸敏感离子通道抑制剂Sa12b与RADA16-I的C端缀合,设计了一种新的功能化自组装多肽水凝胶支架材料RAD/SA1,并对其对酸环境退变的人髓核间充质干细胞（human nucleus pulposus mesenchymal stem cells,hNPMSCs）的生物学活性进行体外观察。期望可以通过这种新型功能化自组装多肽纳米支架水凝胶材料,能够解决椎间盘退变过程中酸性环境的变化对细胞不好的影响,不仅可以为酸环境下退变的hNPMSCs提供三维培养环境,而且还具有Sa12b的生物学效应,并延长其作用时间,从而增强了酸环境下hNPMSCs的生物学活性。目的:1.本研究通过将酸敏感离子通道抑制剂Sa12b与RADA16-I的C端缀合,设计了一种新的功能化自组装多肽水凝胶支架材料RAD/SA1。2.评估了RAD/SA1材料的物理特性。3.将hNPMSCs与水凝胶支架进行三维培养,评估水凝胶对酸环境下hNPMSCs的生物学活性和生物相容性的影响。4.将hNPMSCs与水凝胶支架进行三维培养,探讨水凝胶在酸环境下影响hNPMSCs生物学活性的可能机制。方法:1.用原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,AFM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy,SEM）、圆二色光谱仪和流变仪对RAD/SA1材料的物理特性进行检测。2.从椎间盘突出症手术患者的髓核组织中分离出hNPMSCs,借助流式细胞仪进行鉴定。3.在p H值为6.2和6.8的椎间盘退化酸环境模型中进行体外培养。将不同水凝胶与P3代hNPMSCs进行三维培养,对其细胞增殖能力和细胞存活率进行检测。4.用酶联免疫吸附试验（ELISA）和蛋白质印迹（Western blotting,WB）检测不同hNPMSCs细胞处理组的Ⅱ型胶原、蛋白多糖和SOX-9的表达水平。5.用WB检测不同hNPMSCs细胞处理组的Ⅱ型胶原和蛋白多糖的表达水平。6.用实时荧光定量（Quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction,QRT-PCR）技术检测不同hNPMSCs细胞处理组Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原、蛋白多糖和SOX-9的表达量。7.用激光共聚焦检测不同hNPMSCs细胞处理组钙离子内流情况,并且通过WB检测不同hNPMSCs细胞处理组p-ERK的表达情况。结果:1.AFM、SEM、圆二色光谱仪和流变仪证实RAD/SA1可以自组装成三维（3D）纳米纤维水凝胶支架。2.从髓核组织中分离培养的细胞呈纺锤状、贴壁生长,可体外扩增,流式细胞仪检测结果显示,提取的细胞低表达CD34（3.09%）,CD45（3.02%）和HLA-DR（1.10%）,高表达CD73（99.7%）,CD90（97.2%）和CD105（97.9%）。且可以向成骨细胞、脂肪细胞及软骨细胞分化。根据国际干细胞治疗协会（International Society for Cellular Therapy,ISCT）评定标准,分离培养的细胞为hNPMSCs。3.对在3D支架中培养的hNPMSCs的分析表明,RADA16-I和RAD/SA1都表现出可靠的附着和极低的细胞毒性,这分别通过SEM和细胞存活率测定得到了验证。4.与纯RADA16-I相比,RAD/SA1增加了酸环境中hNPMSCs的增殖。5.ELISA表明RAD/SA1增加了酸环境中hNPMSCs的Ⅱ型胶原、蛋白多糖和SOX-9的表达。6.WB表明RAD/SA1增加了酸环境中hNPMSCs的Ⅱ型胶原和蛋白多糖的表达。7.QRT-PCR表明RAD/SA1增加了减少酸环境中hNPMSCs的Ⅰ型胶原表达,但增加了Ⅱ型胶原、蛋白多糖和SOX-9表达。8.Ca2+浓度测量和WB显示RAD/SA1通过Ca2+依赖性p-ERK信号通路抑制p-ERK的表达。结论:1.以Sa12b短基序设计的功能性自组装肽纳米纤维水凝胶可作为髓核组织工程的优良支架。2.RAD/SA1在IVD退变的治疗中可能表现出巨大的应用潜能。