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東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授團(tuán)隊(duì)《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(jìn)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(shí)現(xiàn)骨組織工程的血管化，但對(duì)骨與神經(jīng)之間的聯(lián)系仍有待進(jìn)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(hào)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(hào)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(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上（Adv. Healthcare Mater., 2022, 11: 2200785.），設(shè)計(jì)了一種負(fù)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(shí)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(yùn)輸和細(xì)胞的附著、增殖和遷移提供了一個(gè)有利的微環(huán)境。體外增殖實(shí)驗(yàn)表明，CGRP/PM/GP支架具有良好的細(xì)胞相容性，可支持細(xì)胞的增殖。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明，支架實(shí)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(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)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(xì)血管網(wǎng)絡(luò)。此外，支架中負(fù)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(jìn)BMSCs的成骨分化，有效增強(qiáng)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(jī)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。 


圖1 CGRP/PM/GP支架的制備流程圖及其生物功能示意圖 


圖2 體外藥物釋放與生物相容性表征 


圖3 體外成骨性能分析 


圖4 體內(nèi)骨再生性能評(píng)價(jià)


  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(xiàng)目的資助。


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

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