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目的:骨组织的基本组成是有机基质(主要是胶原及非胶原蛋白)以及无机矿物(主要是羟基磷灰石),其成熟的成骨细胞可同时分泌大量的胶原纤维与基质小泡(MVs)。其中MVs可通过调控钙磷矿物的沉积从而介导胶原纤维矿化进程,因此在生物体内MVs与胶原联系非常密切。而体外胶原仿生矿化是指利用非胶原蛋白仿生类似物稳定无定形磷酸钙(ACP)形成ACP纳米复合物,并可进一步通过孔区渗透进入胶原纤维内部从而完成胶原纤维内矿化。ACP在体外胶原的仿生矿化过程中起到了核心与基础作用。但是,在体内MVs所介导的矿化过程中,其如何使胶原发生内矿化机制仍不明确。本研究通过合成体外负载ACP纳米颗粒的仿生类基质小泡(MVs-mimicking micelle)并使其在pH以及模拟酶的作用下破裂,释放两种不同形式的矿物矿化胶原,从而探究MVs在体内矿化胶原的过程中的具体矿化机制,同时可提供一种新的胶原矿化方法制备矿化胶原支架,用于骨组织工程中修复骨缺损。方法:1.胶束负载无定形磷酸钙纳米颗粒的制备及表征。高浓度的丝氨酸以稳定钙磷饱和溶液形成丝氨酸-ACP纳米颗粒复合物(S-ACP),并进一步添加PEG,合成稳定的PEG-S-ACP纳米复合物。随后利用聚山梨酯80(Polysorbate)负载PEG-S-ACP,通过自组装形成负载ACP纳米颗粒的胶束。并利用动态光散射(DLS)、拉曼光谱(Raman spectrum)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(Fluorescence spectrum)、元素能谱(STEM–EDX mapping)、原子吸收(ICP)分析负载磷酸钙胶束的特征及包封率。2.比较两种条件下,胶束内部矿物的生长与转化情况。第一种,通过提高pH值观测胶束内部矿物的生长与转化情况,并以X射线衍射(XRD),TEM,选区电子衍射(SAED)表征晶体的生长情况以及晶化程度。第二种,在异丙醇(IPA)作用下,胶束内部矿物纳米颗粒的释放及矿物纳米颗粒的形态。利用表面张力,ICP,TEM,DLS探究IPA的作用机制及胶束形态变化情况。3.负载ACP纳米颗粒的胶束矿化胶原纤维。将以上两种状态的胶束分别与自组装完成后的胶原进行混合矿化5天。TEM,STEM–EDX mapping,SAED观察胶原的矿化情况。结果:1.胶束负载ACP纳米颗粒表征结果。体外合成负载磷酸钙纳米颗粒的胶束直径约为300nm。TEM,Raman spectroscopy,STEM–EDX mapping均证实ACP纳米颗粒均匀分布在胶束内部,且该体系的包封率较高。2.在pH调控下,胶束的生长状态与体内胶原矿化过程中参与的MVs极为相似。观测到胶束内部ACP转变至HAP,且胶束形态由此出现不规则变化,晶型也相应发生变化。SAED,XRD表明,随着时间增加,体系的结晶度不断增高。在IPA作用下,体系表面张力发生变化,使得胶束破裂,钙磷离子及ACP纳米颗粒得以释放。当在IPA体积比为0.2时,胶束的破乳率较高,表现张力下降最快。3.在体外,两类胶束与自组装完成后的胶原混合,pH调控组的胶束(pH 8.0,48 h)只能使胶原完成外矿化,HAP沉积在胶原纤维的表面。而IPA作用下,胶束内部ACP纳米颗粒得以释放时,ACP由孔区渗入胶原纤维的内部,此时胶原发生内矿化。结论:本研究建立的体外仿生MVs模拟模型(负载ACP纳米颗粒的胶束)证实,调控两种矿物质的释放—晶体性矿物结节和ACP纳米颗粒,可分别实现胶原纤维外矿化和胶原纤维内矿化。这一体外矿化过程再现了体内以晶体性矿物结节介导的矿化模式,并揭示了一种可能性的生物矿化机制,即体内胶原纤维内矿化可能是由MVs内释放的ACP纳米颗粒所介导。此外,该模型同时提供了一种新的胶原矿化方法制备矿化胶原支架,以用于骨组织工程中修复骨缺损。