黏弹性F127DA水凝胶响应动态应力刺激促进PDLSC成韧带分化及牙周膜愈合的研究

目的牙周膜是连接牙槽骨和牙的一种力学敏感组织,可以承受牙冠受到的力并将其传递到牙槽骨,其具有的黏弹性力学特性是维持牙周组织力学环境稳态的关键。利用黏弹性生物材料模拟牙周力学微环境为牙周组织再生提供机械支撑是牙周组织工程的一个新的研究方向。方法开发具有匹配PDL应力松弛速率和高弹性模量的F127DA水凝胶,检测其机械性能。观察不同黏弹性水凝胶在静态和外部动态应力刺激条件下,对PDLSC成韧带分化的影响,并探索其影响分化的机制。进一步利用大鼠切牙脱位再植模型观察黏弹性水凝胶对牙周膜再生修复的影响。结果通过控制前体浓度即可调节F127DA水凝胶的黏弹性,其中F127DA-5水凝胶具有最快的应力松弛速率,半数应力松弛时间可达3~4 s。动态应力刺激下,F127DA-5水凝胶显著提高了PDLSC的成韧带分化潜能。而在静态条件下,各组F127DA水凝胶上培养的PDLSC表现出相似的成韧带分化潜能,其表面细胞铺展也受限。机制上,F127DA-5水凝胶通过激活整合素-FAK信号通路和细胞骨架重排,加强细胞ECM相互作用。体内实验证实,在大鼠切牙完全脱位延期再植模型中,具有快速应力松弛速率的F127DA水凝胶显著促进PDL修复并减少异常愈合。结论在响应外部动态应力刺激时,具有更快应力松弛的F127DA-5水凝胶可以促进PDLSC的成韧带分化和PDL愈合再生。