以骨组织工程用马来酸酐改性聚乳酸(MPLA)和二胺改性聚乳酸(DMPLA)支架材料为研究对象,利用先进的基因表达系列分析技术(Serial Analysis of Gene Expression, SAGE)定性、定量分析聚乳酸改性材料不同化学结构刺激下成骨细胞的基因表达在数量和种类上的变化,明确表达基因及相应蛋白质的功能,试图发现材料结构-基因表达-基因功能-细胞活性间的关系,建立一套全新的直接评价组织工程支架材料生物活性的方法,从基因水平解析和理解支架材料结构对成骨细胞生命行为的影响机制,指导组织工程支架材料的优化设计和制造。
以聚(DL-乳酸)(PDLLA)为原料,制备出了含-COOH的马来酸酐改性聚乳酸(MPLA)和含-COOH与-NH2的二胺改性聚乳酸(DMPLA),定量表征了化学结构和膜表面形貌;以PDLLA为对照,在细胞水平定量考查了成骨细胞分别在-COOH、-COOH与-NH2刺激下的细胞行为;利用基因表达序列分析技术(SAGE)构建成骨细胞与各基质材料复合培养后的LongSAGE标签库,在分子水平初步考查了成骨细胞在各化学结构刺激下的基因表达。数据分析至少表明一点有助于细胞粘附的化学结构也助于成骨细胞的后续细胞行为。为验证这一关系,分别采用胞外基质组分I型胶原和RGDS粘附肽对DMPLA进一步改性,制得了两种仿细胞外基质材料Col-PLA和RGDS-PLA。在定量表征二者化学结构的基础之上,以PDLLA和DMPLA为对照,重点考查了成骨细胞在RGDS-PLA膜上的细胞行为。结果表明,RGDS-PLA具有明显优于PDLLA和DMPLA的细胞相容性。本课题的研究成果可为活性组织工程支架材料的优化设计和制造提供重要的指导。本项目共培养博士生2名,硕士生5名,发表论文19篇,获权专利2项。