本实验所采用的手性自组装短肽Sciobio-II是由16个氨基酸组成的,旨在通过对软骨细胞的三维培养和对兔膝关节软骨损伤的修复作用来初步探索短肽的作用机制。通过圆二色谱仪(CD)比较短肽在加入生长因子以及离子后的的二级结构改变;原子力显微镜(AFM)检测短肽及加入生长因子后短肽的微观结构;刚果红染色宏观观察短肽的自组装成膜能力。在体外实验中,将短肽Sciobio-II形成的水凝胶作为软骨细胞三维培养的支撑材料,CCK-8和荧光染色的方法检测软骨细胞的生长及凋亡情况;流式细胞术检测细胞周期;实时荧光定量PCR技术检测二维和三维环境中相关因子mRNA表达量的改变。体内实验中,建立兔膝关节软骨损伤模型,通过MRI定量分析软骨损伤的修复情况;通过HE染色和免疫组化检测软骨损伤修复过程的病理改变。结果显示,在加入生长因子及离子前后,短肽的二级结构未发生明显改变,仍然为稳定的β-折叠结构;AFM的结果表明,短肽Sciobio-II在自组装24 h后形成的纳米纤维网络支架结构,可完成对细胞的三维培养。人正常软骨细胞C28/I2可以在短肽Sciobio-II所构建的三维环境中存活,增殖。细胞实验表明软骨细胞经过7天培养后,三维组处于增殖期的细胞多于二维组,细胞生长状态良好。荧光定量PCR的结果显示经过7天培养后,三维环境下培养的细胞mRNA表达量增高。动物实验表明短肽和短肽包裹了BMP-2后均可加快兔膝关节软骨损伤修复的进程。MRI结果表明8周后空白组伤口未愈合宽度是短肽组的2.3倍。HE染色和免疫组化(Collagen II、BMP-2)的结果显示,软骨损伤修复12周后,空白组形成少量再生组织,且与正常组织边界清晰;短肽组和短肽包裹了BMP-2的水凝胶组修复基本完成,形成的透明软骨与正常组织接近,且Collagen II和BMP-2的表达量相对较高。短肽控释实验的结果表明:5 mg/ml的短肽溶液控释速率较2.5 mg/ml高,对BSA和BMP-2的控释速率分别为86%和94%。我们的研究发现,自组装短肽Sciobio-II可用于软骨细胞的三维培养,模拟ECM功能的纳米支架材料可以刺激受损组织的修复能力,可控释相关生长因子的释放,对兔膝关节软骨损伤有较好的修复作用,为软骨损伤的治疗提供了新方法,在临床上具有重要的应用价值和社会意义。