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可注射仿生水凝胶高效修复半月板、软骨等骨关节损伤技术
来源于:纳米医学网 | 作者:技术联盟 | 发布时间:2020-11-25 | 浏览:320

 



半月板是膝关节内保护关节稳定性的重要组织。半月板缺乏自愈能力,损伤后很难自我修复。医学上,半月板损伤修复一直是临床治疗的一个难题,尤其是半月板白区损伤的修复更是让临床医生束手无策。目前多采用人工合成类材料对半月板进行修复,但是人工合成类材料的生物相容性不足,且对半月板损伤的治疗效果不佳。因此,急需开发一种具备高生物相容性及组织特异生物活性的材料用于临床。


针对这一问题,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所于2020年6月Bioactive Materials杂志上报道了一种活体生物材料。研究人员从仿生学得到启发,用猪半月板的内侧1/3部分组织(白区)通过脱细胞化制作一种组织特异性细胞外基质(ECM),进而将其制备成可注射的水凝胶用于负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)。体外条件下,使其复合BMSCs进行三维培养21天,发现复合细胞中糖胺多糖(GAGs)以及Collagen I、Collagen II、Aggrecan基因明显高于对照组(图1)。



值得指出的是,体外长期培养后,ECM与BMSCs的复合物的形貌结构更接近正常的半月板组织,这将更利于半月板损伤的修复。而对于半月板白区全层的半月板损伤SD大鼠模型,将负载有BMSCs的组织特异性ECM注射到模型半月板损伤部位,两个月后发现该活体生物材料能够显著促进半月板的修复,同时极大地保护了关节,抑制了钙质流失和骨关节炎的发生(图2)。



研究利用组织特异性的ECM负载骨髓间充质干细胞形成可注射的活体水凝胶,并通过在显微镜下对小鼠进行微创手术来构建半月板损伤模型,深入研究了其在全层半月板损伤动物模型中的治疗效果和保护关节免于骨关节炎的功能。研究为临床半月板损伤的治疗提供了新思路,是可注射活体生物材料在再生医学应用上的有意义的尝试。

 

 

 

报道刊物: Injectable ECM hydrogel for delivery of BMSCs enabled full-thickness meniscus repair in an orthotopic rat model. Bioactive materials 2020 Dec;54(4).

论文作者:Zhong G, Yao J, Huang X, Luo Y, Wang M, Han J, Chen F, Yu Y, et al.



 

N的思考:

局部可注射组织工程水凝胶是近年研究的热点之一,然而,人工合成高分子材料往存在生物相容性有限的问题。从仿生角度出发,利用猪半月板脱细胞化得到一种组织特异性细胞外基质(ECM),并将其制备成可注射的水凝胶用于负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)形成一种活体生物材料,实现骨关节半月板损伤的治疗,是本项研究的创新有点。这种仿生水凝胶有望大幅提高水凝胶的生物相容性,促进骨损伤部位的修复愈合,将是一种良好的骨损伤再生修复生物材料。

 

 

纳米医学网技术联盟可提供生物仿生水凝胶构建及表征服务,负载药物(核酸及生长因子)微纳载体,有利于包括骨损失在内的局部难愈合组织的修复再生。



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用于骨间充质干细胞修复用途的可注射仿生水凝胶(SN-NJ-R206点击进入

    猪半月板的内侧白区组织通过脱细胞化制作一种组织特异性细胞外基质(ECM)仿生水凝胶,可有效促进骨间充质干细胞体内外生长,针对骨损伤相关疾病模型的生物学研究。

 

半月板脱落细胞基质(ECM)仿生水凝胶(SN-NJ-R207点击进入

    猪半月板的内侧白区组织通过脱细胞化制作一种组织特异性细胞外基质(ECM)仿生水凝胶,可有效促进半月板、跟腱、软骨等骨损伤的再生修复,针对骨损伤相关疾病模型的生物学研究。

 


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