第四军医大学牛丽娜Acta Biomater：胶原GBR膜原位矿化增硬

• 阅读： 2022/4/7 9:41:22

   推荐关注优质生物医学干货公众号  

  硕博实验中心

  ID：gh_7ad88ed5bb57

  ▲长按二维码“识别”订阅

  推荐理由：本公众号全力打造科研实验思路，SCI期刊投稿分析，国自然基金申请，数据统计分析，最新文献研究进展解读及生物医学相关试剂，耗材，仪器等相关信息，为实验工作者提供科研实验思路及科研进展最新信息提供更多的能力提升平台以及实验试剂耗材仪器采购平台！另外，每天还有更多实验技术资源干货免费领取，感谢您的关注！

  重要通知：

  近期有读者反映不能每天准时收到我们的推送，原因在于微信公众号平台改变了推送方式。为了避免类似情况，请为“科研人直通车”设置星标，文章点一下“在看”，保持互动热度，就能及时收到每期推送啦！

  【前言】

  骨缺损修复是临床医学中的常见问题，最常见的治疗方法之一为引导骨组织再生（GBR）术。这一方法中使用最多的材料是由天然胶原蛋白制得GBR膜。但这种传统的胶原蛋白GBR膜受限于力学强度不足、尺寸稳定性较差及骨诱导性不佳等问题而遭遇应用瓶颈。为了解决这一问题，科学家将羟基磷灰石（HA）添加进GBR膜中，其常用方法为纤维间矿化和纤维外矿化。然而，完全矿化的膜通常太脆而难以实现临床操作。因此，研发植入后原位矿化膜成为如今的研究重点。

  鉴于此，第四军医大学口腔医学院的牛丽娜团队研发了一种改性的GBR膜（HBG），该膜可以实现原位自矿化和原位基质硬化，从而提供了MSCs分化所需的力学诱因且加快了骨再生能力。该工作近期以“Matrix stiffening by self-mineralizable guided boneregeneration”发表在《Acta Biomaterialia》上。

  【文章亮点】

  本文设计的矿化GBR膜具有以下几个优点：

  （1）通过渐进的自我矿化实现原位基质硬化。

  （2）支架材料硬度的增加为骨髓间充质干细胞的分化提供了机械信号，并加速原位骨再生。

  【材料制备与表征】

  高分子量聚丙烯酸可通过EDC/NHS交联的方式附着在Bio-Guide膜（BG）上，随后将其在CaP溶液中原位矿化。通过SEM、TEM、EDX、TGA等表征手段可以看出，HBG膜中的纤维间矿化保护的胶原纤维更多。

   

  图1 BG和HBG膜在CaP溶液中的矿化结果

  通过体外实验的研究发现，HBG膜中的胶原纤维大量矿化，且提升了MSCs的成骨分化。

  图2 BG和HBG膜在成骨介质中的矿化结果

  图3 HBG膜的成骨分化实验结果

  研究发现，RT-PCR、蛋白质印记及免疫荧光结果证明了Hippo-YAP/TAZ在HBG介导的MSCs成骨分化中起信号级联放大作用。

  图4 Hippo信号通路对体外HBG介导的成骨分化的贡献

  图5 BG/HBG膜培养7天后，Hippo信号通路对MSCs成骨分化的贡献

  研究发现，在原位骨再生实验中，与BG膜相比，HBG膜显著提升了成骨密度及成骨体积。这一结果表明了逐渐矿化的HBG膜对原位骨再生的刺激潜力。

  图6 BG/HBG膜的骨缺损动物实验结果

  研究发现，在HBG膜中，Hippo信号传导对体内MSCs的成骨分化具有积极贡献。逐渐矿化的HBG膜促成了ECM的刚度增加，这为减弱颅骨缺陷出MSCs的Hippo信号通路提供了力学诱因，同时也促进了成骨细胞分化。

  图7 动物实验中BG/HBG膜对Hippo信号通路蛋白水平的影响

   对HBG膜和周围组织之间的界面进行形貌测试和机械测试，透射电子显微镜发现膜的缺损面已经完全矿化。柱状图发现植入一周和一个月后，HBG的弹性模量相比原BG显著提升。

    

  综上所述，该研究团队开发了一种具有自矿化能力的仿生膜材料，用于GBR治疗。该膜具有操作便携性，良好的力学性能和更好的成骨能力。但仍需要更多的活体及临床实验来证实其作用机理。

   

  原文链接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706121000982

  如有侵权，请联系本站删除！

  浏览(418)

  点赞(0)

  收藏(0)