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  快速血管化能力是組織工程和組織再生領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一，而生物材料的早期血管化能力對于組織再生和組織工程的成功具有至關(guān)重要的作用，有限的血管化能力大大限制營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，從而導(dǎo)致組織工程修復(fù)失敗。通過加入血管化相關(guān)基因或生長因子是目前增加生物材料組織工程血管化的主要策略，而基因和蛋白在穩(wěn)定性、控釋、免疫反應(yīng)等方面仍存在很大的限制。近年來研究發(fā)現(xiàn)，生物活性材料如生物活性玻璃等可以通過釋放活性離子激活成骨細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞血管化相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)植入材料血管化能力。而材料植入初期將經(jīng)歷一個(gè)免疫炎癥反應(yīng)階段，此階段大量炎癥細(xì)胞起主導(dǎo)作用，如果能夠通過生物活性材料調(diào)控植入初期炎癥細(xì)胞的極化狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)血管形成可能是組織工程血管化領(lǐng)域的一個(gè)新思路。

  近日，華南理工大學(xué)陳曉峰教授課題組與西安交通大學(xué)雷波教授課題組共同研究發(fā)現(xiàn)鍶摻雜微納米生物活性玻璃（SrBGM）材料具有調(diào)控巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)從而促進(jìn)血管化形成的作用。SrBGM釋放的Si、Ca、P、Sr元素可以顯著增加巨噬細(xì)胞從M1型向M2型極化的趨勢，并促進(jìn)抑炎相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，增強(qiáng)血管相關(guān)因子表達(dá)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌PDGF-BB，進(jìn)而有利于血管的形成和成熟（見示意圖1）。

圖1. SrBGM 促進(jìn)血管生成的示意圖

  該研究進(jìn)一步將SrBGM支架植入大鼠顱骨骨增加模型，研究SrBGM體內(nèi)早期促進(jìn)成血管效果。植入一周后，在SrBGM支架內(nèi)部可見大量新生血管出現(xiàn)，而未加Sr組和空白對照組在植入一周時(shí)支架內(nèi)部均未見血管出現(xiàn)（結(jié)果見圖2）。表明SrBGM具體促進(jìn)材料植入初期血管化的作用。該研究為材料植入初期通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)促進(jìn)血管形成，進(jìn)而促進(jìn)組織工程材料的成功率提供了新思路。

圖2. 大鼠骨增加模型植入1周血管生成效果。(A) 顱骨及植入材料取出后的照片; (B) 顱骨及植入材料的Micro-CT三維重建圖; (C) HE顏色觀察材料內(nèi)部血管化情況; (D) CD31免疫組化染色。

  該研究成果已于近日在線發(fā)表在生物材料和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域國際知名雜志Biomaterials (影響因子8.4)上，題為“Promoting in Vivo Early Angiogenesis with Sub-micrometer Strontium-contained Bioactive Microspheres through Modulating Macrophage Phenotypes”。 博士研究生趙夫健為該論文的第一作者，華南理工大學(xué)陳曉峰教授、西安交通大學(xué)雷波教授以及北京積水潭醫(yī)院陳大福教授為共同通訊作者。近年來課題組在微納米生物活性材料調(diào)控組織再生和疾病治療領(lǐng)域取得了一些列進(jìn)展（ACS Nano, 2018, 12, 2017; Biomaterials, 2018, 157, 40; Biomaterials, 2018, 175, 19; Advanced Functional Materials, 2015,25, 5016; Biomaterials, 2015, 59, 21）。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218304241