骨組織是人體的硬結(jié)締組織，在個體的一生中不斷重塑。骨組織具有支撐和保護作用，可以保護體內(nèi)脆弱的器官。當骨缺損面積很小時，大多數(shù)骨骼可以在沒有任何治療的情況下進行自我修復。然而，當骨組織受到超出其自身修復能力的損傷時，可能會發(fā)生骨損傷。嚴重的骨缺損可由腫瘤切除、嚴重創(chuàng)傷、感染、先天畸形、骨形成不全、類風濕性關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松引起，需要臨床干預。盡管骨損傷的發(fā)生率很高，但治療方法的選擇仍然存在爭議。近期，多篇文獻報道了骨修復再生相關(guān)研究，可能有助于開發(fā)新的臨床骨修復干預方法。

1. 一種超級骨膠促進硬組織強粘附和增強骨再生

現(xiàn)有的骨組織工程策略旨在最大限度地減少手術(shù)創(chuàng)傷，穩(wěn)定受傷區(qū)域，并建立動態(tài)的成骨微環(huán)境。重慶醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院Tao Chen團隊受貽貝優(yōu)異的粘接性能啟發(fā)，制作了一種將聚乙烯醇、左旋多巴氨基酸和咪唑酸沸石骨架-8結(jié)合在一起，以兒茶酚-金屬配位為特征的超級成骨膠(L-DPZ)^[1]。L-DPZ以10MPa的最大粘合強度成功地粘合到硬組織上，遠高于商業(yè)和先前報道的骨膠。穩(wěn)定的硬組織粘附也使其能夠牢固地粘附在脫位或斷裂的牙齒、Bio-Oss(一種典型的骨移植材料)和兔股骨粉碎性骨折的拼接碎片上。體外實驗證明L-DPZ水凝膠具有良好的生物相容性、穩(wěn)定的降解性和體外成骨能力。此外，在兔顱骨骨缺損模型中，L-DPZ具有錨定Bio-Oss和持續(xù)成骨的能力，通過增加骨厚度和促進新骨組織的形成，達到良好的愈合效果(圖1)。這些結(jié)果有望為解決粉碎性骨折固定、骨缺損重建和牙齒脫位再植等臨床難題的提供幫助。

2. 具有可控生長因子釋放能力的MgFe-LDH納米片結(jié)合智能熱響應水凝膠促進骨再生

盡管負載生長因子(GF)的水凝膠已被探索為修復骨缺損的極具前景的材料，但構(gòu)建具有優(yōu)異的性能以及可控的GF釋放能力的智能水凝膠仍然具有挑戰(zhàn)性。中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院復雜重癥與罕見病國家重點實驗室骨科Xisheng Weng團隊將骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)功能化的MgFe層狀雙氫氧化物(LDH)納米片摻入負載有血小板衍生生長因子BB(PDGF-BB)的殼聚糖/絲素蛋白(CS)水凝膠中，構(gòu)建了一種智能注射可熱響應水凝膠(表示為CSP-LB)，其可以實現(xiàn)PDGF-BB的突然釋放和BMP-2的持續(xù)釋放，用于高效骨再生^[2]。MgFe-LDH在CS水凝膠中的摻入不僅縮短了凝膠化時間，降低了溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度，而且提高了水凝膠的力學性能。體外實驗證明CSP-LB水凝膠與CS水凝膠相比具有優(yōu)異的血管生成和成骨性能(圖2)。體內(nèi)實驗進一步證明，與CS水凝膠相比，CSP-LB水凝膠能夠顯著增強骨再生，骨體積和骨密度更高。這種智能熱敏CSP-LB水凝膠具有優(yōu)異的凝膠化能力以及血管生成和成骨特性，因此為骨缺損治療提供了一種有前途的微創(chuàng)解決方案。

3. 工程感覺神經(jīng)通過NGF-TrkA信號通路引導自適應骨愈合

在骨修復策略中，感覺神經(jīng)支配在骨穩(wěn)態(tài)過程中的上游作用被廣泛低估。浙江大學醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院骨科Xiaohua Yu團隊提出了一種神經(jīng)調(diào)控方法，通過原位構(gòu)建工程感覺神經(jīng)(eSN)，利用SN在組織形成過程中的適應性特征，來協(xié)調(diào)骨缺損愈合^[3]。從細胞外基質(zhì)構(gòu)建的eSN中釋放的神經(jīng)生長因子(NGF)有效地促進感覺神經(jīng)元分化并增強降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)分泌，從而提高主動脈內(nèi)皮細胞的遷移率和骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化。這些eSN通過NGF-TrkA信號通路有效地驅(qū)動體內(nèi)的骨化，從而大大加快臨界尺寸骨缺損的愈合。更重要的是，當eSN與BMP-2結(jié)合時，它還通過CGRP依賴機制激活破骨細胞，自適應地抑制過度的骨形成和促進骨重建，從而有效地減輕了BMP-2的副作用(圖3)?？傊?/span>eSN方法提供了一個有價值的途徑，利用神經(jīng)系統(tǒng)的適應性作用來優(yōu)化各種臨床場景下的骨穩(wěn)態(tài)。

4. 干細胞膜涂層微帶支架在臨界大小的顱骨缺損模型中誘導骨再生

天然衍生的細胞膜在功能化納米顆粒以增強藥物遞送應用的生物界面功能方面顯示出巨大的前景。然而，其在功能化大孔支架在體內(nèi)促進組織再生的潛力仍未被探索。斯坦福大學醫(yī)學院骨科Fan Yang團隊報道了間充質(zhì)干細胞膜(MSCM)包被的微帶(μRB)支架通過靶向免疫調(diào)節(jié)治療臨界大小的顱骨缺損^[4]。研究表明，MSCM涂層可促進巨噬細胞(M?)向再生表型極化，誘導CD8+ T細胞凋亡，并促進體內(nèi)外調(diào)節(jié)性T細胞分化。當與低劑量的BMP-2結(jié)合時，MSCM涂層進一步加速骨再生和抑制炎癥(圖4)。這些結(jié)果證實了細胞膜涂層微帶支架作為一種通過免疫調(diào)節(jié)治療臨界骨缺損的有前景的策略。

參考文獻

[1]Hu S, Wang S, He Q, et al. A Mechanically Reinforced Super Bone Glue Makes a Leap in Hard Tissue Strong Adhesion and Augmented Bone Regeneration. Adv Sci (Weinh). 2023;10(11):e2206450. (IF-17.521)

[2]Lv Z, Hu T, Bian Y, et al. A MgFe-LDH Nanosheet-Incorporated Smart Thermo-Responsive Hydrogel with Controllable Growth Factor Releasing Capability for Bone Regeneration. Adv Mater. 2023;35(5):e2206545. (IF=32.086)

[3]Zhang Z, Wang F, Huang X, et al. Engineered Sensory Nerve Guides Self-Adaptive Bone Healing via NGF-TrkA Signaling Pathway. Adv Sci (Weinh). 2023;10(10):e2206155. (IF-17.521)

[4]Su N, Villicana C, Barati D, Freeman P, Luo Y, Yang F. Stem Cell Membrane-Coated Microribbon Scaffolds Induce Regenerative Innate and Adaptive Immune Responses in a Critical-Size Cranial Bone Defect Model. Adv Mater. 2023;35(10):e2208781. (IF=32.086)

云克隆不僅可提供多種骨骼疾病動物模型，涵蓋股骨缺損、顱骨缺損、骨質(zhì)疏松、骨折、關(guān)節(jié)軟骨損傷、類風濕關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎等常見骨骼疾病。還具有各類骨代謝檢測指標及上述BMP-2、PDGF-BB、CGRP、NGF等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進行代骨骼疾病治療相關(guān)研究。