近日，國(guó)際期刊Advanced Materials（先進(jìn)材料）在線發(fā)表了我校口腔醫(yī)學(xué)院黃翠教授團(tuán)隊(duì)在軟骨內(nèi)骨化介導(dǎo)的骨修復(fù)研究中的新突破。

      論文題為“Spatiotemporally Programming Microenvironment to Recapitulate Endochondral Ossification via Greenhouse-Inspired Bionic Niche”（溫室啟發(fā)的仿生生態(tài)位重編程微環(huán)境復(fù)現(xiàn)軟骨內(nèi)骨化）。武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院為論文第一署名單位和通訊作者單位，口腔醫(yī)學(xué)院劉許正博士為論文第一作者，黃翠教授、宋芳芳副主任醫(yī)師、楊宏業(yè)副教授為論文共同通訊作者。

      面對(duì)現(xiàn)有口腔臨床骨移植體的多重局限，近年來(lái)，應(yīng)用生物活性材料高效誘導(dǎo)內(nèi)源性骨再生，正日益成為骨組織工程（BTE）領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿策略。目前報(bào)道的大多數(shù)BTE研究，主要通過(guò)模擬膜內(nèi)成骨（IMO）過(guò)程來(lái)促進(jìn)骨再生。然而，由于血管生成不足以及氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)灌注受限，IMO過(guò)程在中央?yún)^(qū)域常出現(xiàn)無(wú)血管性壞死和退行性改變，最終影響修復(fù)效果。尤其在面對(duì)臨界及更大范圍的骨缺損時(shí)，IMO模式則更顯局限。

      基于對(duì)軟骨內(nèi)骨化（ECO）介導(dǎo)的自然骨愈合過(guò)程的深入理解，黃翠教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種用于促進(jìn)ECO的仿生生態(tài)位。正如溫室生態(tài)系統(tǒng)能為植物生長(zhǎng)提供最優(yōu)的條件，仿生生態(tài)位通過(guò)重編程間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的再生微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ECO關(guān)鍵階段的高效復(fù)現(xiàn)。值得注意的是，即便在以IMO為主導(dǎo)的大鼠顱骨區(qū)域，仿生生態(tài)位同樣能夠啟動(dòng)ECO過(guò)程，促進(jìn)軟骨模板的形成，最終實(shí)現(xiàn)理想的骨修復(fù)效果。綜上，本研究為新一代ECO驅(qū)動(dòng)型骨組織工程材料的設(shè)計(jì)提供了前瞻性思路。

圖1 溫室啟發(fā)的仿生生態(tài)位重編程微環(huán)境復(fù)現(xiàn)軟骨內(nèi)骨化

圖2 軟骨內(nèi)骨化靶向的MSNs-HNDA納米遞送系統(tǒng)的合成與表征

圖3 仿生生態(tài)位的制備與表征

圖4 仿生生態(tài)位的體外生物相容性和體內(nèi)細(xì)胞反應(yīng)

圖5 仿生生態(tài)位具備復(fù)現(xiàn)軟骨內(nèi)骨化的完整生物學(xué)功能

圖6 仿生生態(tài)位促進(jìn)軟骨內(nèi)骨化驅(qū)動(dòng)的高效骨修復(fù)

圖7 仿生生態(tài)位介導(dǎo)的骨再生的分子機(jī)制

圖8 仿生生態(tài)位促進(jìn)顱骨缺損中軟骨模板的形成

      該項(xiàng)研究得到了武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺(tái)、醫(yī)學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中心、口頜系統(tǒng)重建與再生全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。該項(xiàng)研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的經(jīng)費(fèi)支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202504057

作者：修復(fù)科 宋芳芳

供圖：修復(fù)科

編輯：李賢