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東華大學何創龍教授團隊《Adv. Funct. Mater.》:3D生物打印支架重塑神經調節微環境促進骨再生
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網絡,具有高代謝活性。近年來,已開發出多種策略以實現骨組織工程的血管化,但對骨與神經之間的聯系仍有待進一步探究。骨組織受感覺神經纖維和交感神經纖維產生的大量神經信號的支配。感覺神經主要位于骨代謝活躍的區域,通過降鈣素基因相關肽(CGRP)等神經肽的分泌直接參與成骨。研究表明,交感神經系統(SNS)的激活可能不利于骨重塑。因此,在阻斷交感神經信號的基礎上恢復感覺神經支配可能是治療骨缺損的一種潛在方法。


  近期,東華大學何創龍教授團隊在前期工作基礎上(Adv. Healthcare Mater., 2022, 11: 2200785.),設計了一種負載降鈣素基因相關肽(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),實現骨缺陷的高效修復(圖1)。支架具有微納米層次結構,為營養物質的運輸和細胞的附著、增殖和遷移提供了一個有利的微環境。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,支架實現了CGRPPRN和硅離子的持續釋放(圖2)。CGRP/PM/GP支架可在體外促進人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)的遷移和管狀網絡的形成,有利于在骨修復過程中形成新生毛細血管網絡。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(圖3&4)。綜上所述,本研究利用骨再生過程中的神經調節機制,構建可重塑神經調節微環境的3D生物打印支架,為骨缺損的修復提供新的思路。 


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 體內骨再生性能評價


  該工作以“Bioprinted Scaffold Remodels the Neuromodulatory Microenvironment for Enhancing Bone Regeneration”為題發表在《Advanced Functional Materials》期刊上,論文的通訊作者為東華大學何創龍教授,第一作者為東華大學碩士研究生郭舒婷。該工作得到國家自然科學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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