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東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授團隊《Adv. Funct. Mater.》:3D生物打印支架重塑神經(jīng)調(diào)節(jié)微環(huán)境促進骨再生
2023-06-02  來源:高分子科技

  骨組織中分布著密集的血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),具有高代謝活性。近年來,已開發(fā)出多種策略以實現(xiàn)骨組織工程的血管化,但對骨與神經(jīng)之間的聯(lián)系仍有待進一步探究。骨組織受感覺神經(jīng)纖維和交感神經(jīng)纖維產(chǎn)生的大量神經(jīng)信號的支配。感覺神經(jīng)主要位于骨代謝活躍的區(qū)域,通過降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)等神經(jīng)肽的分泌直接參與成骨。研究表明,交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)的激活可能不利于骨重塑。因此,在阻斷交感神經(jīng)信號的基礎(chǔ)上恢復(fù)感覺神經(jīng)支配可能是治療骨缺損的一種潛在方法。


  近期,東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授團隊在前期工作基礎(chǔ)上(Adv. Healthcare Mater., 2022, 11: 2200785.),設(shè)計了一種負載降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)和β腎上腺素受體阻滯劑普萘洛爾(PRN)的3D生物打印支架(CGRP/PM/GP),實現(xiàn)骨缺陷的高效修復(fù)(圖1)。支架具有微納米層次結(jié)構(gòu),為營養(yǎng)物質(zhì)的運輸和細胞的附著、增殖和遷移提供了一個有利的微環(huán)境。體外增殖實驗表明,CGRP/PM/GP支架具有良好的細胞相容性,可支持細胞的增殖。體外釋放實驗表明,支架實現(xiàn)了CGRP、PRN和硅離子的持續(xù)釋放(圖2)。CGRP/PM/GP支架可在體外促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)的遷移和管狀網(wǎng)絡(luò)的形成,有利于在骨修復(fù)過程中形成新生毛細血管網(wǎng)絡(luò)。此外,支架中負載的PRN可抑制兒茶酚胺與β-腎上腺受體的結(jié)合,與CGRP和硅離子共同促進BMSCs的成骨分化,有效增強大鼠模型中臨界大小顱骨缺損的骨修復(fù)(圖3&4)。綜上所述,本研究利用骨再生過程中的神經(jīng)調(diào)節(jié)機制,構(gòu)建可重塑神經(jīng)調(diào)節(jié)微環(huán)境的3D生物打印支架,為骨缺損的修復(fù)提供新的思路。 


1 CGRP/PM/GP支架的制備流程圖及其生物功能示意圖 


體外藥物釋放與生物相容性表征 


3 體外成骨性能分析 


4 體內(nèi)骨再生性能評價


  該工作以“Bioprinted Scaffold Remodels the Neuromodulatory Microenvironment for Enhancing Bone Regeneration”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊上,論文的通訊作者為東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授,第一作者為東華大學(xué)碩士研究生郭舒婷。該工作得到國家自然科學(xué)基金和上海市科委國際合作項目的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202304172

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