黃翠教授團隊在軟骨內骨化介導的骨修復研究中實現(xiàn)新突破
近日,國際期刊Advanced Materials(先進材料)在線發(fā)表了我校口腔醫(yī)學院黃翠教授團隊在軟骨內骨化介導的骨修復研究中的新突破。
論文題為“Spatiotemporally Programming Microenvironment to Recapitulate Endochondral Ossification via Greenhouse-Inspired Bionic Niche”(溫室啟發(fā)的仿生生態(tài)位重編程微環(huán)境復現(xiàn)軟骨內骨化)。武漢大學口腔醫(yī)學院為論文第一署名單位和通訊作者單位,口腔醫(yī)學院劉許正博士為論文第一作者,黃翠教授、宋芳芳副主任醫(yī)師、楊宏業(yè)副教授為論文共同通訊作者。
面對現(xiàn)有口腔臨床骨移植體的多重局限,近年來,應用生物活性材料高效誘導內源性骨再生,正日益成為骨組織工程(BTE)領域的一項前沿策略。目前報道的大多數(shù)BTE研究,主要通過模擬膜內成骨(IMO)過程來促進骨再生。然而,由于血管生成不足以及氧氣和營養(yǎng)物質灌注受限,IMO過程在中央?yún)^(qū)域常出現(xiàn)無血管性壞死和退行性改變,最終影響修復效果。尤其在面對臨界及更大范圍的骨缺損時,IMO模式則更顯局限。
基于對軟骨內骨化(ECO)介導的自然骨愈合過程的深入理解,黃翠教授團隊創(chuàng)新性地提出了一種用于促進ECO的仿生生態(tài)位。正如溫室生態(tài)系統(tǒng)能為植物生長提供最優(yōu)的條件,仿生生態(tài)位通過重編程間充質干細胞(MSCs)的再生微環(huán)境,實現(xiàn)了對ECO關鍵階段的高效復現(xiàn)。值得注意的是,即便在以IMO為主導的大鼠顱骨區(qū)域,仿生生態(tài)位同樣能夠啟動ECO過程,促進軟骨模板的形成,最終實現(xiàn)理想的骨修復效果。綜上,本研究為新一代ECO驅動型骨組織工程材料的設計提供了前瞻性思路。
圖1 溫室啟發(fā)的仿生生態(tài)位重編程微環(huán)境復現(xiàn)軟骨內骨化
圖2 軟骨內骨化靶向的MSNs-HNDA納米遞送系統(tǒng)的合成與表征
圖3 仿生生態(tài)位的制備與表征
圖4 仿生生態(tài)位的體外生物相容性和體內細胞反應
圖5 仿生生態(tài)位具備復現(xiàn)軟骨內骨化的完整生物學功能
圖6 仿生生態(tài)位促進軟骨內骨化驅動的高效骨修復
圖7 仿生生態(tài)位介導的骨再生的分子機制
圖8 仿生生態(tài)位促進顱骨缺損中軟骨模板的形成
該項研究得到了武漢大學科研公共服務條件平臺、醫(yī)學結構生物學研究中心、口頜系統(tǒng)重建與再生全國重點實驗室的支持。該項研究獲得了國家自然科學基金、湖北省自然科學基金、中央高校基本科研業(yè)務費專項資金的經(jīng)費支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202504057
作者:修復科 宋芳芳
供圖:修復科
編輯:李賢