二氧化钛纳米结构调控干细胞定域定向分化

骨植入材料植入体内后,常常因为骨髓来源的间充质干细胞与其接触后产生其他软组织而不是骨组织导致植入失败。因此,调控材料表面的干细胞定向分化为特定细胞是植入材料成功与否的关键。实际上,人体内组织和细胞与其周围环境中的天然微、纳米结构存在多种相互作用,这种微、纳结构在一定程度上决定了组织的形态与功能。研究证明,材料表面纳米结构对干细胞的行为如增值、排列、分化等有非常重要的影响,利用材料表面纳米结构调控干细胞定向分化也是近年来组织工程与再生医学领域的重点研究方向。

山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏课题组设计制备的表面二氧化钛纳米棒阵列结构具有良好的生物相容性,而且可以生长在多种材料表面。这种二氧化钛纳米棒阵列结构可以促进骨髓来源间充质干细胞向成骨细胞的分化,用以提高植入材料的骨诱导性。更重要的是,该课题组利用微加工与化学合成相结合的方法,在光滑二氧化钛陶瓷材料表面上构建了图案化的二氧化钛纳米棒阵列,实现了在同一材料上因不同位置纳米结构的不同导致干细胞不同程度的分化,首次实现了干细胞在同一材料上的定位定向分化,在同一材料体系中多细胞构建和植入材料的细胞工程化设计和应用方面具有重要的理论价值和应用前景。

相关论文发表与最新一期的Small (DOI: 10.1002/smll.201503946)上, 第一作者为山东大学晶体材料国家重点实验室博士生仇吉川。

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