基于炎症-血管-神经协同作用的细胞膜功能化基质用于骨缺损修复调控

目的骨组织微环境通过炎症调节、血管分化和神经支配功能调控骨组织的动态再生进程。然而,在骨修复材料设计中往往只注重对炎症调节、血管网络或神经网络的单一调控,经常忽视炎症调节、血管网络和神经网络的协同效应。本研究拟制备炎症调节-血管分化-神经分化相互协同的细胞膜功能化基质,以期改善骨再生微环境。方法通过筛选适用于骨缺损修复的杂合细胞膜、实现细胞膜对生长因子的富集性和提高细胞膜基因装载能力3种途径制备细胞膜功能化骨修复基质,在细胞层面和动物层面验证细胞膜功能化基质通过调控炎症反应、血管分化和神经分化促进骨缺损修复的能力。结果杂合细胞膜功能化基质通过调控早期炎症微环境促进颅骨缺损修复。生长因子富集的细胞膜功能化基质在体内外富集血管和神经生长因子,并通过调控周围血管和神经重建促进颅骨缺损修复。负载双si RNA的细胞膜功能化基质具有炎症调节能力,通过调控血管和神经生长因子分泌改善周围血管和神经重建,进而促进颅骨缺损修复。结论血管分化和神经分化与炎症调节的有效协同,有利于维持骨稳态,并显著调节骨再生微环境和促进骨缺损修复。本研究为不同细胞膜功能化骨修复基质的制备及其对骨缺损修复的调控作用提供理论参考。

4-辛酯衣康酸修饰的脱钙骨支架对骨缺损早期炎症及成骨修复的调控作用

目的脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)支架具有天然的骨基质成分、多孔结构和可调的力学性能。课题组前期研究表明,刚度为(0.67±0.14)MPa的DBM支架提供了合适的力学微环境,但支架植入后早期炎症反应尚未完全消退。进一步通过内源性代谢衍生物调控巨噬细胞表型,研究代谢衍生物改善早期炎症反应和促进骨缺损修复能力。

基质刚度通过调节12/15-脂氧合酶介导的早期炎症调控骨修复

目的巨噬细胞脂质代谢在发挥抗炎效应和加速骨折愈合方面越来越受到重视,基质刚度能够影响巨噬细胞的代谢反应,但是其调控机制尚不明确,本文拟研究基质刚度对骨修复中12/15-脂氧合酶(12/15-lipoxygenase,12/15-LOX)介导的早期炎症的影响。方法通过控制不同的脱钙时间:0 h(对照组)、1 h(高刚度组)、12 h(中刚度组)和5 d(低刚度组),构建不同基质刚度的脱钙骨基质支架,利用大鼠临界尺寸颅骨缺损模型研究基质刚度对炎性细胞因子表达。