[发明专利]一种诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的方法。

背景技术

干细胞定向分化调控是干细胞研究关注的重点课题之一。除了基因转录因子、细胞生长因子以及化学诱导剂等生物化学方法之外，人们发现材料表面性质对体外介导干细胞定向分化具有决定性的作用，因此，利用材料表面特性调控介导干细胞分化行为逐渐成为研究的新热点。骨髓间充质干细胞可分化为软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞和平滑肌细胞等。介导骨髓间充质干细胞定向分化为软骨细胞，是利用干细胞疗法软骨修复治疗的重要基础。专利申请CN201380080663.2,CN201380080656.2,CN201010153969.4均采用添加生化试剂或生物因子对间充质干细胞进行定向分化。但是，这些方法不仅成本较高，且引入的动物血清及生化试剂可能产生免疫原性等风险。Solchaga LA(DOI:10.1002/jcp.20238)同样研究发现利用成纤维生长因子等生化试剂可促进间充质干细胞向软骨细胞分化。这些方法操作较为复杂，且软骨细胞分化比例不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的方法。

本发明的诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的方法是通过将清洗干净的钛酸锶{100}晶面单晶片经黑暗处理后利用高温煅烧钛酸锶{100}晶面单晶表面原位形成特定功函数表面，所利用的煅烧温度为400℃，煅烧时间为100～120min。

本发明的钛酸锶{100}晶面单晶表面原位形成特定功函数表面(功函数＝3.6eV～3.8eV)。

本发明方法的获得基于分子动力学模拟以及生物化学实验结果分析得到，特定干细胞分化方向的确定由材料表面蛋白质分子的构型决定，而蛋白质分子构型又可由材料表面特定功函数性质调控。而骨髓间充质干细胞向成骨细胞方向的分化对于功函数＝3.6eV～3.8eV的材料表面尤其敏感。

本发明的诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的方法。所采用的骨髓间充质干细胞的来源为SD大鼠股骨和胫骨骨髓提取而来。采用高温煅烧钛酸锶{100}晶面单晶，产生具有特定功函数性质的表面，继而在其上培养骨髓间充质干细胞，利用常规的DMEM基础培养基培养16天可获得成熟分化的软骨细胞。所产生的特定功函数性质表面通过原子力显微镜表征测定。所获得的软骨细胞比例通过流式细胞鉴定确定。所提供的利用材料表面功函数性质的诱导干细胞定向分化的方法不仅操作简单方便，成本极低，而且可以显著提高骨髓间充质干细胞向软骨细胞方向的分化比例，而且可避免动物血清及生化试剂应用的风险和免疫原性，适用在软骨组织修复和重建等领域。

具体实施方式

实施例1

将钛酸锶{100}晶面单晶片表面用去离子水在超声波中清洗干净；将清洗后的钛酸锶{100}晶面单晶片，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间100min；在钛酸锶{100}晶面单晶表面原位形成功函数为3.6eV；将骨髓间充质干细胞以5×10⁴/cm²的密度均匀种在钛酸锶{100}晶面单晶片上，以常规的DMEM基础培养基进行培养，每隔两天换液一次；经16天的培养，经流式细胞鉴定获得成熟分化的软骨细胞比例为82％。

实施例2

将钛酸锶{100}晶面单晶片表面用去离子水在超声波中清洗干净；将清洗后的钛酸锶{100}晶面单晶片，置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间120min；在钛酸锶{100}晶面单晶表面原位形成功函数为3.8eV；将骨髓间充质干细胞以5×10⁴/cm²的密度均匀种在钛酸锶{100}晶面单晶片上，以常规的DMEM基础培养基进行培养，每隔两天换液一次；经16天的培养，经流式细胞鉴定获得成熟分化的软骨细胞比例为89％。