摘要: 大段骨缺损的修复是骨组织工程亟待解决的难题之一。传统的骨修复策略侧重新骨的形成，往往忽略了血管化的作用，新生骨组织需要周围的血管为其不断提供营养物质以满足细胞的存活和生长。因此，同时具有促进骨生成和血管形成能力的支架材料有望用于大... 展开 大段骨缺损的修复是骨组织工程亟待解决的难题之一。传统的骨修复策略侧重新骨的形成，往往忽略了血管化的作用，新生骨组织需要周围的血管为其不断提供营养物质以满足细胞的存活和生长。因此，同时具有促进骨生成和血管形成能力的支架材料有望用于大段骨缺损的修复治疗。支架材料联合多种生长因子诱导骨生成和血管生成是骨组织工程常用的方法之一，但生长因子具有半衰短、容易失活等缺点，大大增加了使用成本。目前，许多小分子药物和来源于生长因子的短肽成为生长因子的有效替代物并获得广泛应用。因此，使用小分子药物联合短肽构建多因子体系修复骨缺损将是一种可行而有效的策略。 本研究采用具有生物可降解性能的介孔硅纳米粒子(MSNs)作为具有诱导成骨分化的小分子药物地塞米松(DEX)的递送载体，将低分子量壳聚糖通过3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)共价接枝在纳米粒子表面，构建诱导成骨分化的纳米粒子微载体(DEX@chi-MSNs)。将模仿血管内皮生长因子(VEGF)与受体结合的α螺旋结构，由15个氨基酸构成的短肽QK通过分子间作用力吸附于壳聚糖包裹纳米粒子的外表面(QK@chi-MSNs)，维持QK的生物活性使其促进血管的生成。通过体外细胞实验分别评价DEX@chi-MSNs的促成骨分化能力和QK@chi-MSNs的促血管化能力，通过动物实验评价同时负载DEX和QK的QK/DEX@chi-MSNs的骨再生性能。 结果显示，chi-MSNs在浓度50μg/mL时培养48h后细胞成活率大于MSNs，没有表现出明显的细胞毒性。修饰后的纳米粒子表面呈正电性，有利于细胞对纳米粒子载体的摄入。骨髓间充质干细胞(BMSCs)分别与chi-MSNs和DEX@chi-MSNs培养14天后，成骨分化相关基因和蛋白表达水平都显著提高，表明chi-MSNs可以促进BMSCs的成骨分化，且负载DEX后表现出更好的促成骨分化能力。同样，碱性磷酸酶(ALP )活力测定和茜素红染色分析表明DEX@chi-MSNs比chi-MSNs具有更强的成骨分化诱导能力。此外，纳米粒子释放的硅离子可以促进HUVECs管状结构的形成，QK短肽的释放进一步增强管状结构的形成。通过鸡胚尿囊绒毛膜实验和皮下包埋实验发现，负载QK短肽的QK@chi-MSNs可以促进体内血管生成。使用同时负载DEX和QK的载体(QK/DEX@chi-MSNs)在大鼠临界尺寸的颅骨缺损模型中进行骨修复和血管生成能力的评价，micro-CT结果显示DEX@chi-MSNs组可以促进缺损部位新骨的形成，而QK/DEX@chi-MSNs组有更多的新骨生成，免疫荧光实验结果显示该组新生骨周围有更多的微血管形成。上述结果显示负载QK短肽和DEX的chi-MSNs可以促进HUVECs的血管生成和诱导BMSCs的成骨分化，且在体内能同时促进骨生成和血管生成。因此，构建的QK/DEX@chi-MSNs释放体系在骨缺损的修复中具有潜在的应用前景。 收起