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背景及目的:基因治疗是近年来一种崭新的疾病治疗方式,而目前的基因治疗载体只能实现瞬时转染,细胞因子活性与表达时效不高,成骨量少,制约骨组织工程研究的发展。新型转染试剂壳聚糖的衍生物,有着很多的优势比如较高的转染效率,较好的生物相容性和生物可降解性,以及缓慢得释放细胞因子。骨形态发生蛋白4(BMP4)能够诱导动物或人体间充质细胞分化为骨、软骨、韧带、肌腱和神经组织,在骨形成的数个阶段均起关键作用,现已成为研究成骨诱导的热点。本实验的研究用骨形态发生蛋白4(BMP4)-绿色荧光蛋白(EGFP)融合基因与巯基烷基化壳聚糖(TACS)相互作用形成核结构(TACS-p BMP4-EGFP),再与羟丁基壳聚糖(HBC)相互作用形成核壳结构(TACS/HBC-p BMP4-EGFP),观察核壳结构对骨缺损的修复作用。方法:利用骨形态发生蛋白4(BMP4)-绿色荧光蛋白(EGFP)融合基因的负电性与TACS的正电性相互作用形成核结构(TACS-p BMP4-EGFP),再与HBC相互作用形成核壳结构(TACS/HBC-p BMP4-EGFP)。利用动态光散射,透射电镜,凝胶电泳,验证TACS、HBC对p BMP4-EGFP的包裹。对HEK293T细胞进行体外转染,荧光显微镜、流式细胞仪以及Western blot实验探索核及核壳结构的转染效率。构建兔双侧桡骨18mm长的完全性骨缺损模型,植入携载核壳结构的异体脱细胞骨支架材料,于术后0,4,8周分别通过大体观察、X线、苏木精-伊红染色观察骨缺损的修复情况。结果:利用动态光散射仪器、透射电镜对核及核壳结构进行表征,可见随着氮磷比增加,TACS-p BMP4-EGFP直径逐渐减小。当氮磷比大于8时,TACS-p BMP4-EGFP直径小于200 nm,包裹HBC后,TACS/HBC-p BMP4-EGFP粒径小幅度增加且电势趋于中性,易于被细胞内吞,转染表达出BMP4。凝胶电泳试验可见合适氮磷比时,核及核壳结构可以很好地携载和保护质粒。流式细胞仪和Western blot结果均显示随着转染时间增加,核壳结构转染率逐渐增高。兔桡骨缺损修复过程中,X线片可见携载核壳结构的缺损处骨密度明显增高,皮质骨连续性较好,呈骨性愈合。结论:TACS/HBC-p BMP4-EGFP具有良好的缓释功能,可以较长时间得持续转染成骨基因,促进骨缺损的愈合。