北医三院运动医学团队在Advanced Materials在线发表骨再生新方案研究成果

10月17日,北京大學第三医院运动医学研究所余家阔教授团队在Advanced Materials(IF 25.809)发表题为“Biomimetic nanosilica- collagen scaffolds for in situ bone regeneration: towards a cell-free,one-step surgery”(“用于原位骨再生的纳米硅-胶原仿生支架:向无细胞、一步式植入手术迈进”)的研究成果。这是余家阔团队继今年在Science Translational Medicine(IF16.71)發表組織工程半月板最新研究成果之後,本年度的另一個再生醫學研究成果。

研究成果發表于Advanced Materials

該研究成果顯示,可通過一種穩健可靠的生物矽化法,對骨膠原支架進行表面修飾,從而獲得既具有均勻、穩定骨誘導表面,又具有強大成骨活性的矽化多孔膠原成骨支架。該成骨新方案的研制成功,爲臨床治療運動創傷的巨大骨缺損提供了一種具有臨床轉化潛力的技術手段。

2003年起,余家闊團隊開始進行外周血幹細胞和再生醫學、組織工程支架和組織工程産品修複膝關節運動損傷的研究,至今已有16年。在外周血幹細胞作爲種子細胞、組織工程支架、細胞和支架複合、組織工程軟骨、組織工程半月板和組織工程骨修複運動創傷和骨關節傷病領域都進行了有意義的探索。

但至今爲止的組織工程骨的方案多因細胞質控、生物活性調節成分等因素不利于臨床轉化。爲解決這些問題,利用受者的內源性細胞進行原位組織再生是一種具有良好前景的手段。這種策略要求生物支架能有效地將宿主幹細胞或祖細胞招募到損傷部位,同時爲招募細胞分化成骨提供合適的微環境。

本研究通過對豬脫鈣松質骨(DCB)膠原支架進行簡便易行的表面矽化修飾處理,獲得了具有穩健骨誘導活性的納米矽-膠原(nSC)支架。這種穩健、有效、簡單的支架表面修飾方法能仿生天然骨的生物化學成分和生物物理結構,從而再造新骨再生過程中的細胞外基質(ECM)微環境,使其有利于招募宿主MSC進行原位骨修複。這種修飾方法既溫和又穩定,且具有很好的生物滲透性,有潛力應用于制備大體積、結構複雜的多孔組織工程骨支架,在治療巨大骨缺損中具有良好的臨床轉化前景。

北京大學第三医院王少杰(余家阔2017届博士毕业生,毕业后回厦门大学附属中山医院关节外科与运动医学科工作)、江东、张正政(余家阔2017届博士毕业生,毕业后回广州中山大学孙逸仙纪念医院关节与运动医学中心工作)为该论文的并列第一作者;北京大學第三医院余家阔,中科院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室王星副研究员,哈佛大学医学院布莱根妇女医院施进军教授为该论文的通讯作者。本次研究成果的取得,再次体现了医工结合、医化结合、学科交叉合作的优势,并得到了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、国家高技术研发计划等项目的资助。

(北醫三院)