中药有效成分结合骨组织工程材料用于骨修复

背景:如何修复骨缺损一直以来是临床难题,中药有效成分在骨修复方面具有良好的生物活性与治疗效果,将中药有效成分与组织工程材料相结合在骨修复领域具有广阔的前景。不同中药有效成分与支架的组合在作用关系方面具有相似之处。目的:搜集常见的中药有效成分与支架材料组合的案例,基于七情配伍的启发将组织工程支架与中药有效成分类比为产生配伍关系的两类中药,以二者的作用关系为纲进行归纳总结。方法:检索1998年1月至2024年1月Pub Med和中国知网数据库中发表的相关文献,英文检索词:“traditional Chinese medicine,Chinese medicine,traditional Chinese medicine monomers,bone defect,bone repair,bone tissue engineering,tissue engineering,scaffold”,中文检索词:“中药,中药有效成分,中药单体,骨组织工程,骨组织工程支架,支架,组织工程,骨缺损,骨修复”,最终纳入88篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)组织工程支架材料与中药有效成分各自均在骨修复领域有广泛的运用,二者在成骨方面优势明显但仍有许多缺陷,许多研究致力于将二者制备成复合材料,希望通过二者间的相互作用发挥减毒增效作用。(2)一些药物与材料在成骨、抗菌、促血管生成方面能互相促进,增强原有的效果,受到传统方剂配伍观念的启发,文章将其归纳为“相须”关系,并举实例佐证。(3)一些药物能提高材料的强度,而某些材料能对负载于其上的药物实现缓释控释效果、增加载药量与稳定性,或是进行靶向递送,文章将这种单方面的提升效果归纳为“相使”关系。(4)一些中药与材料搭配使用能减少对方的毒副反应,文章将这种减毒关系归纳为“相畏相杀”。(5)文章得出了一个由七情配伍关系启发、基于作用关系分类的关于中药复合支架的全新视角,将中药传统观念引入组织工程领域,为后续复合支架的研究者提供新的研究思路,并在选材搭配方面提供一定的便利。

骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异

背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

金属有机框架材料在骨组织工程和骨科疾病治疗中的多重应用

背景:金属有机框架材料因其可调节的孔隙率、较大的表面积、生物相容性良好和结构多样等独特的性质在骨组织工程和骨疾病治疗中展现出巨大的应用前景。目的:综述金属有机框架材料在骨修复、关节炎、骨感染和骨肿瘤中的研究进展、运用及优缺点,为后续研究提供参考及策略。方法:检索Web of science、Pub Med和中国知网数据库,英文检索词为“Metal-Organic Frameworks,MOFs,Orthopedics,Bone Repair,Bone Regeneration,Orthopaedic Applications,Bone Tissue Engineering,Bone Infection,Arthritis,Bone Tumor,Osteosarcoma”,中文检索词为“金属有机框架,骨科,骨修复,骨再生,骨科应用,骨组织工程,骨感染,关节炎,骨肿瘤,骨肉瘤”,检索了2015-2023年的相关文献。根据纳入与排除标准对所有文献进行初筛后,最终纳入72篇文章进行综述。结果与结论:(1)在促进骨修复过程中,金属有机框架材料中的金属离子中心能够激活相应信号通路,从而通过促进成骨基因的表达、抑制破骨细胞、促进血管生成、加速骨矿化进程4个方面促进成骨,因此,以钙、锶、钴、铜和镁离子等金属离子作为金属中心的金属有机框架材料在改善骨缺损植入物的性能方面具有很大潜力。(2)以锌/钴金属有机框架为代表的金属有机框架材料能发挥类细胞保护酶的活性,清除活性氧,促进软骨再生,与天然酶相比具有不易失活和更好的稳定性等优势。(3)锌基金属有机框架材料凭借宽带隙、光生载流子的有效分离迁移以及高稳定性的特点,在光催化领域表现出色,广泛用于细菌及肿瘤细胞的杀灭。(4)双金属金属有机框架材料由于额外金属的掺杂,导致结构性能发生优化而具有关键优势,例如锌/镁金属有机框架74具有更高的稳定性进而实现持续抗菌,钽/锆金属有机框架光吸收能力及光催化效率的增加,成为了放疗增敏剂。(5)然而,金属有机框架材料在临床应用中仍面临诸如药物释放的不确定性、生物体内安全性及长期存在可能诱发的免疫反应等挑战.

骨组织工程研究中的二维黑磷材料

背景:黑磷与人体骨有高度的同源性,近年来在骨组织工程领域被广泛研究。自2014年以来,二维黑磷材料因具有优异的理化性能和生物性能备受生物医学领域广泛关注。目的:综述黑磷基纳米材料在骨组织工程中的研究进展,着重介绍了二维黑磷纳米材料的合成方法、成骨特性和在生物材料中的应用。方法:以“黑磷,骨组织工程,骨缺损,骨再生,成骨性;black phosphorus,Bone tissue engineering,Bone defect,Bone Regeneration,Osteogenesis”为关键词,检索2014年1月至2023年12月期间Pub Med、中国知网数据库中的相关文献。经过排除和筛选后对96篇文章进行分析。结果与结论:黑磷纳米材料因良好的生物相容性、生物降解性、光热作用、抗菌能力、载药性能和特殊成骨效应在骨组织工程中发挥着重要作用,是促进骨再生的理想候选材料。黑磷纳米材料的制备主要为自上而下的顶层剥离方法,主要原理是通过物理或者化学手段削弱黑磷层间的范德华力,得到单层或者少层的磷烯,即黑磷纳米片或量子点。黑磷基纳米复合材料主要分为水凝胶、3D打印支架、复合材料支架、静电纺丝、仿生骨膜、微球和仿生涂层。纳米黑磷研究在骨组织工程中处于起步阶段,仍面临多个挑战:黑磷在体内的行为以及与各种生物分子的相互作用机制有待进一步研究;黑磷的长期潜在毒性尚不清楚;黑磷的制造过程难以控制。因此,如何开发尺寸均一、安全、可靠、高效的纳米黑磷并转化为临床应用,需要对现代生物医学技术、物理化学技术和精密制造技术进行跨学科研究。

纳米粒子在骨组织工程化基因修饰治疗中的应用

背景:传统的骨组织工程技术治疗临界骨缺损存在成骨效率低、安全性差等问题。而以非病毒纳米粒子为基因载体构建的基因强化型骨组织工程移植物,具有更高的成骨效率和安全性,引起了国内外学者的广泛关注和研究。目的:对当前国内外有关纳米粒子在组织工程成骨基因治疗研究中取得的新技术、新方法以及面临的挑战等进行综述,旨在为纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗研究提供参考。方法:第一作者在Pub Med、Web of Science和中国知网数据库上进行文献检索,并以“Bone defect repair,Bone tissue engineering,Gene delivery,Nanoparticles,Non-viral gene vector,Sustained release technology,Sequential release,Targeted delivery”作为英文检索词,以“骨缺损修复,骨组织工程,基因递送,纳米粒子,非病毒基因载体,缓释技术,序贯释放,靶向递送”作为中文检索词,最终纳入84篇文献进行总结。结果与结论:(1)在骨缺损愈合的各个生理阶段进行针对性的基因递送可以显著增强骨修复效果。在早期炎症阶段,通过纳米粒子递送抗炎基因来调节炎症反应,可以为后续骨愈合奠定基础;在血管新生期,向局部递送促血管化基因有助于形成高度组织化、可灌注的血管系统,加快骨愈合速度;随着血管化的进行,骨骼的神经再支配也开始发生,此时递送促神经再生的功能性基因有利于促进神经化骨再生;在成骨阶段,通过构建纳米粒子-成骨基因复合物,可以直接提升支架及体内新骨形成的效率。(2)各种有机、无机纳米颗粒、金属有机框架和外泌体等非病毒纳米载体,在骨组织工程基因治疗中具有巨大的潜力,这些纳米基因载体各有其独特的优势和不足,因此在实际应用时,需要根据基因转染效率、生物安全性和成骨特性等因素选择最合适的类型。(3)为了全面提升递送基因的效果,目前主要通过对纳米载体进行各种功能设计来增强基因转染效率,包括增强缓释性和多基因递送序贯性等时间调控能力、增强对骨组织和成骨相关细胞的空间靶向能力、增强跨膜运输效率和细胞核靶向能力等全过程调控手段。(4)未来要进一步推动纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗在临床上的应用,还需要克服诸多技术挑战,包括提高有机纳米基因载体的基因转染效率、降低无机纳米载体的生物安全性风险、优化新型纳米载体的生产工艺以及促进其它生理过程与成骨交互作用等,这些问题也是未来骨组织工程基因治疗的研究热点和潮流。

温度响应性水凝胶在骨组织工程中的应用特征

背景:温度响应性水凝胶因具备类似于细胞外基质的结构、对温度具有智能敏感性,被广泛应用于骨组织工程。目的:阐述温度响应性水凝胶产生溶胶-凝胶相变的机制,根据其来源进行分类,总结各类温度响应性水凝胶在骨组织工程领域的应用。方法:由第一作者在中国知网、PubMed数据库检索2000-2024年发表的相关文献,中文检索关键词为“水凝胶,温度响应性水凝胶,骨修复,骨再生,骨组织工程”,英文检索关键词为“hydrogel,thermosensitive hydrogel,bone repair,bone tissue engineering,bone regeneration”,最终选取70篇符合标准的文献进行综述。结果与结论:温度响应性水凝胶的温敏机制根据反应不同可分为负敏感型和正敏感型,其组成主要分为天然聚合物与合成聚合物。目前的研究发现,温度响应性水凝胶除了以传统方式作为支架材料应用于骨组织工程,3D打印支架也逐渐兴起。除此之外,温度响应性水凝胶因自身特性还可应用于三维细胞培养与药物缓释等方面。目前对于温度响应性水凝胶的开发还不够完善,还存在不能精准控制相变温度、缓释速率、机械强度低、生物降解性低等问题,因此,开发出性能更加稳定的温度响应性水凝胶仍是目前应解决的问题。

骨组织工程镁基支架的制备研究进展

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

透明质酸基水凝胶在骨组织工程中的应用

由于机体自愈能力的有限性,大面积骨缺损的有效修复仍然是对临床治疗的巨大挑战。骨组织工程是多学科领域,其利用细胞、生物材料、生长因子的结合以促进骨骼的成骨和矿化。在应用于骨组织工程的各种支架中,水凝胶因能够模拟细胞外基质,而被认为是很有前途的骨再生材料。近年来,基于透明质酸的水凝胶因能够模拟骨组织的天然细胞外基质并为细胞支持和组织再生提供合适的微环境,而被广泛应用于骨骼相关疾病研究中。该文就近年来透明质酸基水凝胶的交联机制、生物活性物质递送以及与其他生物材料相结合在骨组织工程中的应用进行综述。

晶须在骨组织工程中的应用进展

晶须是高纯度单晶生长而成的微纳米级短纤维,其卓越的理化性能与生物学性能在骨组织工程中展现出巨大的应用潜力。本文旨在系统综述晶须的分类、生长机制、制备方法和特性,深入探讨其在骨组织工程中的应用,并展望晶须的研究方向及在骨组织工程中的应用前景。

中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的研究概况

随着组织工程学的飞速发展以及科研人员的不断深入研究发现,用中药诱导干细胞在组织工程学中修复骨缺损具有一定的优势。骨组织工程学因具有良好的组织相容性、生物降解材料降解性而成为了研究的热点。近年来,骨组织工程技术的不断发展为修复骨缺损带来了希望,而干细胞移植是组织工程学中非常重要的环节之一,因其具有能够在特定条件下分化为不同类型细胞的能力,所以对于组织器官的损伤修复具有重要意义。而单纯利用干细胞治疗骨缺损疾病则存在治疗周期延长、靶向性不高等缺陷。中药参与治疗可促进干细胞增殖、诱导干细胞定向分化、促进移植后的干细胞定向迁移,从而缩短治疗周期并增强靶向性,可大大提高临床治疗效果。基于此,文章以中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的最新研究进展为契入点进行综述,探讨中药诱导干细胞在骨组织工程学中发挥的重要作用。

甲基丙烯酰明胶水凝胶作为细胞三维培养支架在骨组织工程中的应用

背景:骨缺损的治疗一直是临床医生亟待解决的临床难题,用甲基丙烯酰明胶进行细胞体外3D培养,可以为大面积骨缺损的治疗提供新的方向。目的:文章综述了甲基丙烯酰明胶作为3D细胞培养支架在骨组织工程中的研究进展,以期为临床骨缺损修复提供进一步的参考。方法:应用计算机检索中国知网及PubMed数据库1986年1月至2023年8月收录的文献,中英文检索词分别为“骨缺损,骨组织工程,生物支架材料,水凝胶,光交联水凝胶,甲基丙烯酰明胶,三维培养,细胞培养”和“Bone defect,Bone tissue engineering,Biomaterial scaffold,Hydrogel,Methylacrylyl photocrosslinked hydrogel,Three-dimensional culture;Cell culture”,最终纳入68篇文献进行综述分析。结果与结论:①同二维培养相比,3D培养可以在无菌条件下,构建立体三维空间,更好地模拟体内环境,为细胞提供合适的温度、酸碱度及足够的营养,使细胞能够在体外正常生长增殖并保持其正常结构与功能,具有独特优势。②在骨组织工程生物支架材料的选择中,水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性及具有立体三维网络结构等优点,已被广泛应用于骨再生的研究。③甲基丙烯酰明胶的物理及生物性能受到浓度、光照时间及光引发剂种类以及反应体系等因素的影响,而这些性能均能对细胞的黏附、生长及增殖,甚至细胞形态及功能产生一定的影响。④甲基丙烯酰明胶因具有良好的生物相容性、物理可调节性、可注射性及光敏性能,已被广泛应用于3D细胞封装、3D生物打印及基于数字光处理的立体光刻技术等细胞3D培养体系中。⑤应用各类复合甲基丙烯酰明胶进行细胞的3D培养,可以更好地促进血管形成及骨再生,为临床骨缺损的治疗提供更多可能。⑥目前甲基丙烯酰明胶的来源、合成的方法以及安全性尚没有健全的标准,需要进一步加强研究,对甲基丙烯酰明胶在3D细胞培养领域的应用进行更深入的完善。

骨组织工程中常见水凝胶应用现状

骨折、肿瘤等原因导致的大面积骨缺损在疾病过程中常常无法自我修复,骨组织工程的出现为骨替代品的开发提供了可能,在研究过程中各种水凝胶作为支架材料被应用于骨组织工程并取得了不错的研究成果。本文旨在讨论既往各种水凝胶在骨组织工程中的应用,分析其特性及优缺点,并对未来的发展提出展望。

可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究

目的以多孔铁为基体,利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架,以期提高材料的降解速率和抗菌性能。方法通过调节脉冲频率,得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层;使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构;通过压缩测试考察支架的力学性能;用体外浸泡来考察材料的降解性能;用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响;用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。结果随脉冲频率增加,合金中Zn含量减小;不同合金均为单一的α(Fe)相;电沉积组织致密,杂质含量低;Zn含量为7.5%(均以质量分数计)时,支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%;复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a,较多孔铁有显著改善;复合材料浸提液在稀释到25%(体积分数)时,表现出良好的细胞相容性,且随Zn含量增加,细胞活性增强;Zn含量为7.5%时,材料的抗菌性能最好。结论通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。随合金层中Zn含量的增加,其细胞活性增强,抗菌性能提高。Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。

基于天然骨仿生的骨组织工程设计综述

骨组织工程可以在骨缺损治疗前期提供匹配缺损的支架,引导新生骨形成,并提供活性因子、种子细胞等促进骨组织再生,在骨修复中有广泛的应用。良好的骨组织工程设计至关重要。受天然骨组织自身特性的启发,骨组织工程支架与仿生科学之间的联系越来越密切,成分、结构和功能仿生成为制备骨组织工程支架的重要方法。本文根据天然骨组织固有性质,对不同仿生方式,如成分仿生、结构仿生及功能仿生进行简要介绍,并对其在骨组织工程中的应用进行综述,旨在为骨组织工程的设计提供新的思路与方法。

骨组织工程中研究水凝胶微球的特征

背景:水凝胶微球由于其多孔性和可注射性等在递送细胞和生物活性因子/药物、构建组织修复支架等生物医学领域展现独特优势,具有广阔的应用前景。目的:综述基于水凝胶微球的骨组织工程最新研究进展,讨论基于水凝胶微球的骨组织工程研究面临的关键问题和挑战。方法:应用计算机检索PubMed和中国知网数据库收录的相关文献。英文检索词为“hydrogels,microparticles,microspheres,microcarriers,bone,bone defect,bone repair,bone healing,bone tissue engineering”,中文检索词为“水凝胶,微球,微粒,骨组织工程,骨缺损,骨修复,骨再生”。检索文献时限为2002-2022年,最终纳入127篇文献进行综述。结果与结论:①目前,不同的水凝胶微球材料已被开发用于骨组织工程策略并取得了较好的效果,如搭载细胞或生物活性因子/药物的水凝胶微球、作为生物支架的水凝胶微球、刺激响应性水凝胶微球、生物矿化水凝胶微球、与其他生物材料结合的水凝胶微球等。②基于水凝胶微球的骨组织工程修复策略主要通过促进干细胞的招募与成骨分化、调节损伤局部炎症微环境以及促进损伤部位血管生成等机制来调控骨修复。但目前的研究没有深入探索基于水凝胶微球的骨组织工程诱导内源性干细胞招募与分化,以及水凝胶微球的理化性质对炎症微环境的调控,且水凝胶微球的体内长期不良反应尚未探明,批量生产存在困难,因此,未来的研究需要在机制探索和技术路线上加强深入,从而为开发能够用于临床转化的水凝胶微球材料提供合理参考。

3D打印多孔钽内部结构及表面改性在骨组织工程学中的研究进展

3D打印多孔钽在骨缺损的修复方面具有独特优势,其具有良好的物理、化学、机械性能及生物相容性等优点,展现了其在人类骨组织工程学领域中巨大的临床价值,具有广阔的应用前景,但仍需在多孔钽的内部结构及表面修饰方面有新的突破。现通过回顾及分析相关文献,对3D打印多孔钽的内部结构及表面改性在骨组织工程中的研究进展作一综述。

金属离子促血管生成机制及在骨组织工程中的应用

背景:多种金属离子因具有良好的血管生成活性,并参与成骨中血管新生等生理过程,在骨组织工程领域的研究和应用正日益深入。目的:系统性阐释铜(Cu2+)、镁(Mg2+)、锶(Sr2+)、锌(Zn2+)、钴(Co2+)离子的促血管生成机制及其在骨组织工程的应用现状和主要治疗的疾病类型。方法:2位作者利用Pub Med和中国知网数据库检索2017-2022年间发表的文献,中文检索词为“铜离子,镁离子,锶离子,锌离子,钴离子,骨,血管生成”;英文检索词为“copper,cuprum,Cu,magnesium,Mg,strontium,Sr,zinc,Zn,cobalt,Co,metal ion,angiogenesis,bone”。通过阅读标题、摘要对所得文献进行初筛,排除不相关文献后,最终纳入114篇文献进行综述。结果与结论:(1)金属离子可以通过作用于血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、血管生成相关基因、内皮细胞以及对巨噬细胞进行免疫调节等途径调控血管生成。(2)铜、镁、锶、锌、钴等金属离子因具有显著的血管生成效应,常用于组织工程支架的性能改善,其中水凝胶、生物陶瓷和合成聚合物材料目前应用较为广泛,镁及其合金也因其优良的承重能力颇具优势,但这些材料均存在一些缺陷,目前暂时没有一种理想的骨替代材料。(3)不同的离子作用特点如下:铜具有抗菌、成血管和成骨等性能,主要用于感染及肿瘤等引起的骨缺损;镁、锌具有较强的生物降解性,需要对降解速率进行控制;镁具有腐蚀性,主要以合金形式应用;锌的成血管机制涉及较少;镁、锶用于治疗骨质疏松性骨缺损效果显著。(4)以上5种金属离子(铜、镁、锶、锌、钴)具有显著的促血管生成作用,也通过成血管来促进成骨,个别离子如铜离子具有杀菌作用,这些金属离子可以作为治疗肿瘤、骨质疏松症、感染和创伤等引起的骨缺损的新策略,但是目前的临床试验和产品的应用性研究相对不足。

海藻酸盐复合凝胶在骨组织工程中的研究进展

骨组织工程支架是以修复缺损的骨并恢复其功能为目的而开发出的人工支架。海藻酸盐是世界上含量最丰富的海洋生物高分子聚合物,其在骨组织工程材料中的应用已被大量研究报道。虽然海藻酸盐作为骨组织支架材料具有优异的生物相容性、良好的生物可降解性和无免疫原性等优点,但是仍存在机械强度较弱、缺乏细胞特异性结合位点、支架结构在生理环境中易被破坏等缺点,严重限制其在骨组织工程中的应用。目前,研究者已经研究出几大类海藻酸盐复合支架材料,这些材料均表现出优异的力学性能和生化性能,因此,海藻酸盐复合支架材料可能在骨组织修复和再生方面具有较高的应用价值。本文主要针对海藻酸盐复合支架材料在骨组织工程中的应用作简要概述。

小檗碱促进骨再生的机制、安全性及在骨组织工程中的应用

背景:小檗碱具有诱导各种间充质干细胞在正常状态和高糖、感染及炎症等特殊状态下成骨分化的潜力,可替代生长因子诱导种子细胞成骨,是一种具有骨诱导潜力的天然小分子药物,在骨组织工程领域有着巨大的应用前景。目的:回顾和总结小檗碱成骨机制及效能,尤其是在高糖、感染及炎症环境下的成骨潜力,以及小檗碱生物安全性方面的研究进展,为其在骨组织工程中的发展应用提供理论依据。方法:在PubMed、万方及中国知网数据库,以英文检索词“berberine,bone defects,bone repair,bone regeneration,osteoinductive,osteoporosis,osteoblast,osteoclast,bone tissue engineering,bone,high glucose,diabetes,inflam*,infect*”,中文检索词“黄连素,小檗碱,骨缺损,骨修复,骨再生,骨诱导,骨质疏松,成骨细胞,破骨细胞,骨组织工程,骨,高糖,糖尿病,炎症,感染”进行文献检索,最终筛选后纳入105篇文献进行综述。结果与结论:(1)小檗碱能用于治疗包括骨病在内的多种疾病,其具有促进骨再生作用,文章系统综述了小檗碱对骨再生作用机制及体内外研究。(2)研究表明小檗碱能够通过促骨生成、抑制破骨细胞形成及其活性、抗骨质疏松等方面发挥骨修复作用,主要通过参与Wnt/β-catenin,PI3K/AKT,EGFR/MEK/p38MAPK,cAMP/PKA/CREB和ERK等信号通路,表现出优异的成骨诱导分化潜力。(3)小檗碱还可以解除因高糖、感染及炎症引起的细胞成骨分化抑制,这为治疗患有糖尿病的骨缺损患者或骨缺损部位有感染及炎症的患者提供了更多可能。(4)小檗碱还具有毒性小、价格低廉和易于获取(目前已经能够人工合成)等优点,是较为理想的骨诱导潜力药物。(5)近年来应用小檗碱治疗骨缺损趋于局部使用,主要通过与骨组织工程技术结合改善生物利用度,在动物实验中表现出良好的骨修复作用和生物安全性,而且临床前实验表明,小檗碱在糖尿病、局部感染及炎症状态下仍然表现出优秀的骨再生潜力。(6)未来还需要更多的研究完整地揭示小檗碱的成骨机制和生物安全性等问题,并寻求最合适的控释载体制作出机械强度、疗效及生物安全性均佳的人工骨替代材料。

骨组织工程中种子细胞的研究进展

骨缺损是临床常见的疾病,但其治疗困难。在体外将种子细胞进行成骨诱导培养是运用组织工程策略解决骨缺损修复问题的关键因素,其中种子细胞是不可或缺的。目前,常用的种子细胞包括骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞、脂肪来源干细胞、脐带间充质干细胞等。近年来,对于种子细胞的研究涉及分离培养鉴定、成骨诱导、信号通路、基因修饰以及联合培养等方面,目的在于揭示成骨机制,提高成骨效率,最终使组织工程技术在临床上得到应用。但种子细胞的培养要求较高,其前沿培养技术主要包括细胞的基因修饰和细胞的共培养。因此,未来需继续寻找或制备容易获取、生物相容性好、成骨能力更强且分化更稳定的种子细胞,这对骨组织工程领域具有重要意义。