生物玻璃具有较高的生物活性，与骨结合强度较强，在人体生理环境中可以迅速通过玻璃表面的Na 、Ca2 等元素溶出以及水中H 进入玻璃表面，在玻璃表面形成带有负电的硅酸凝胶层，进一步在生物玻璃表面形成类骨碳酸羟基磷灰石层（Hydroxyl-Carbonate-Apatite, HCA），增强材料界面的细胞响应，促进成骨细胞或其前体-骨祖细胞的增殖和分化，促进骨生成的作用。近几年来的研究发现，生物活性玻璃能够在基因水平调控细胞反应,刺激骨细胞中某些基因的表达。利用生物玻璃的这些性质，有助于研究开发出具有刺激、响应、介导骨组织自我修复再生的第三代生物医学材料。如果能够利用最新的生物医学材料制备及成型加工工艺技术，结合基因转染、生物组装及表面修饰等技术实现精确调控材料与细胞之间的相互作用，有可能为骨修复材料和骨组织工程支架的研究和应用提供新的研究思路和方法。 本项目结合溶胶-凝胶技术和静电纺丝技术制备CaO-P2O5-SiO2三元系统介孔生物玻璃微纳米纤维，并以其作为组织工程支架材料的无机基相，用于提高材料的力学强度及生物活性。利用基因重组技术制备载有骨细胞调节因子Osterix目的基因的质粒DNA，并以壳聚糖作为基因表达载体，制备出包埋有质粒 DNA 的壳聚糖纳米微球，作为骨修复材料中的添加相，用以改善材料的细胞学特性。配制由生物玻璃微纳米纤维、基因载体微球和PCL等材料构成的乳液体系，利用热致相分离法制备复合Osterix质粒DNA的生物玻璃/PCL仿生骨组织工程支架。研究生物玻璃微纳米纤维的微细结构、介孔大小及形貌、分布取向以及质粒微球的粒径尺寸、工艺条件等因素对材料力学性能、生物活性、降解速率、离子释放动力学以及基因调控特性的影响规律及机理。通过上述研究为仿生骨修复材料及支架的设计与制备提供新的思路和理论依据。 本课题主要研究内容和结论包括以下几点： （1）制备出生物相容性好，表面结构及介孔尺寸大小可控的、具有高生物活性的微纳米生物玻璃纤维。 （2）建立生物玻璃微纳米纤维的离子释放动力学模型，揭示生物活性材料的微纳米结构—物理化学性质—离子释放动力学-HCA矿化活性之间的关系。 （3）Osterix基因质粒的制备、鉴定及新型质粒转染体系的建立。 （4）基因介导型复合骨修复体细胞学性能的研究。

结合溶胶-凝胶技术和静电纺丝技术制备CaO-P2O5-SiO2三元系统介孔生物玻璃微纳米纤维，并以其作为组织工程支架材料的无机基相，用于提高材料的力学强度及生物活性。利用基因重组技术制备载有骨细胞调节因子Osterix目的基因的质粒DNA，并以壳聚糖作为基因表达载体，制备出包埋有质粒 DNA 的壳聚糖纳米微球，作为骨修复材料中的添加相，用以改善材料的细胞学特性。配制由生物玻璃微纳米纤维、基因载体微球和PCL等材料构成的乳液体系，利用热致相分离法制备复合OGP质粒DNA的生物玻璃/PCL仿生骨组织工程支架。研究生物玻璃微纳米纤维的微细结构、介孔大小及形貌、分布取向以及质粒微球的粒径尺寸、工艺条件等因素对材料力学性能、生物活性、降解速率、离子释放动力学以及基因调控特性的影响规律及机理。通过上述研究为仿生骨修复材料及支架的设计与制备提供新的思路和理论依据。

人类的MHC称为HLA复合体，，位于第6对染色体的短臂上长度为4分摩（centimorgan，cM），约为4000kb。整个复合体上有近60个基因座，已正式命名的等位基因278个。根据编码分子的特性不同，可将整个复合体的基因分成三类：Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类基因（图6-2）。

基因结构

1．类基因区位于着丝点的远端，主要包括HLA-A、B、C三个位点；新近又提出E、F、G、H、K和L位点。

2．类基因区位于着丝点的近端，是结构最为复杂的一个区，主要由DR、DQ、DP三个亚区构成，每个亚区又有若干个位点。新近又鉴定了DO、DZ、DX三个亚区。

3．类基因区含有编码补体成分C2、C4、B因子及TNF、热休克蛋白和21羟化酶的基因。

4．非HLA基因这些基因位于HLA区域内，其功能与HLA相关；目前已经命名的有两类：LMP（largemultifunctionalprotease，或lowmolicularweightpolypeptides）和TAP（transporterassociatedwithantigenprocessing，或transporterofantigenpeptides）。LMP为蛋白酶体相关基因，由LMP2和LMP7组成；TAP为ABC转运蛋白基因，包括TAP1和TAP2；它们的功能可能与抗原的处理和递呈有关。

1．单倍型遗传单倍型

（haplotype）

是指一条染色体上HLA各位点基因紧密连锁组成的基因单位。人体细胞为二倍体型，两个单倍型分别来自父亲和母亲，共同组成个体的基因型（genotype）。由于一条染色体上HLA各位点的距离非常近，很少发生同源染色体之间的交换，因此新代的HLA以单倍型为单位将遗传信息传给子代。例如父亲的基因型为ab，母亲的为cd，则子代可能有4种基因型，ac，ad，bc，bd，某一个体获得任一基因型的可能性都是1/4。故两个同胞有完全相同或完全不同HLA基因型的可能性都是1/4；一个单倍型相同的可能性是1/2。而子代和亲代总是共有一个相同的单倍型。

2．共显性遗传共显性（co-dominance）

是指某位点的等位基因不论是杂合子还是纯合子，均能同等表达，两者的编码产物都可在细胞表面检测到。故每个位点可具有两个抗原，可能相同，也可能不相同；这些抗原组成了个体的表型（phenotype）。多数个体的HLA位点都是杂合子，但当父亲和母亲在某位点上具有相同的等位基因时，其子代的这个位点就成为纯合子。

3．连锁不平衡理论

一个HLA位点的等位基因与另一个或几个位点的等位基因在某一单倍型出现的频率应等于各自频率的乘积。然而在很多情况下，预期的单倍型频率往往与实际检测的频率相差很大，在不同的地区或不同的人群，某些基因相伴出现的频率特别高，这种现象称为连锁不平衡（linkagedisequilibrium）。HLA基因连锁不平衡的发生机制目前尚不清楚，但已经发现某些疾病的发生与HLA复合体中某些特定的等位基因密切相关；某些连锁不平衡倾向于出现在某些区域、某些人种和某些民族。深入探讨连锁不平衡的发生机制无疑将有助于对某些疾病的诊断和治疗，亦将为人类学研究增添新的内容。

HLA复合体是人体最复杂的基因系统，呈高度的多态性，主要原因之一是由于HLA复合体的复等位基因所致。

遗传学上将某一个体同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因（alleles）；当群体中位于同一位点的等位基因多于两种时，称为复等位基因（muotiplealleles）。HLA复合体Ⅰ类和Ⅱ类基因位点多为复等位基因。1995年公布的用血清学、MLR和PLT确认的HLA特异性见表。

表HLAⅠ类和Ⅰ类基因特异性总表（1995）

ABCDRDQDPD

A1B7B5102Cw1DR1DQ2DPw1Dw1

A2B703B5103Cw2DR103DQ4DPw2Dw2

A203B8B52(5)Cw3DR2DQ5(1)DPw3Dw3

A210B13B53Cw4DR3DQ6(1)DPw4Dw4

A3B15B54(22)Cw5DR4DQ793)DPw5Dw5

A11B18B55(22)Cw6DR7DQ8(3)DPw6Dw6

A23(9)B27B56(22)Cw7DR8DQ9(3)Dw7

A24(9)B35B57(17)Cw8DR9Dw8

A2403B37B58(17)Cw9(w3)DR10Dw9

A25(10)B38(16)B59DR11(5)Dw10

A26(10)B39(16)B60(40)DR12(5)Dw11(w7)

A29(19)B3901B61(40)DR13(6)Dw12

A30(19)B3902B62(15)DR14(6)Dw13

A31(19)B40B63(15)DR1403Dw14

A32(19)B4005B64(14)DR1404Dw15

A33(19)B41B65(14)DR15(2)Dw16

A34(10)B42B67DR16(2)Dw17(w7)

A36B44(12)B70DR17(3)Dw18(w6)

A43B45(12)B71(70)DR18(3)Dw19(w6)

A66(10)B46B72(70)DR51Dw20

A68(28)B47B73DR52Dw21

A69(28)B48B75(15)DR53Dw22

A74(19)B49(21)B76(15)Dw23

B50(21)B77(15)Dw24

B51(5)B7801Dw25

Dw26

HLA抗原的命名由世界卫生组织命名委员会确定，每个特异性抗原均以其基因位点的字头附以适当的数字（按抗原被发现或官方认可的顺序）表示。标有w（workshop）的为暂用名，得到认可后将其去掉；1991年决定：新特异性的申报要有明确的DNA顺序，并根据DNA间关系命名，故取消w；现在所保留的w已非当初实验室暂定名的含义，例如保留Cw以示与补体缩写区别，保留Dw和DPw以示其用细胞学方法检测。后面带括弧的表示该特异性由括弧内的特异性分解而来，括弧内为早期确认的抗原，包含多个特异性。表中D抗原不是独立基因位点的编码产物，而是与DR和DQ广泛相关，是用细胞学方法检测的抗原。

表所列特异性是用血清学方法和细胞学方法鉴定出来的，几乎每次会议都命名新的特异性。如此复杂的基因及产物，再加上单倍体共显性遗传的特点，可随机组合成一个巨大的数字；以致在人群中除同卵双胎外，难以找到HLA完全相同者。这充分体现了HLA对免疫调控的个体差异，也为同种器官移植增加了困难。

现在用分子生物学方法可在基因水平上鉴定出更大的HLA多态性，例如HLA-A2的基因有12个变异体（A*0201～A*0212），其差别仅在第19密码子一个碱基的置换。1994年3月WHO命名委员会公布的Ⅰ类和Ⅱ类等位基因为440个，1995年1月又发现了35个新的基因序列，并对以前的报告进行了部分修正。