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。

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。

无机纳米材料在骨组织工程与再生医学中的应用

自组织工程与再生医学概念提出以来,组织工程与再生医学特别是骨组织工程与再生医学得到了突飞猛进的发展.支架材料作为骨组织工程与再生医学三要素之一扮演着至关重要的角色.10余年来,大量的研究工作围绕支架材料展开.纳米生物材料尤其是无机纳米生物材料,具有优良的机械性能和生物相容性,成为制备骨组织工程与再生医学支架材料的理想选择,呈现出广阔的应用前景.本文对近年来无机纳米材料,包括羟基磷灰石、硅基纳米材料,含碳纳米材料及几种金属纳米材料在骨组织工程与再生医学中的应用进行综述.

早期短暂M1巨噬细胞在骨组织工程中的作用及应用

背景:早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程材料植入后可以发挥有益作用,调控M1巨噬细胞产生早期适度炎症反应的策略研究逐渐广泛,在骨组织工程材料的设计中取得了许多研究进展。目的:综述早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程中的作用,以及近年诱导激活早期短暂M1巨噬细胞策略在骨组织工程领域的应用研究进展。方法:检索收录在PubMed、万方数据库、CNKI中国期刊全文数据库2012年1月至2022年10月的相关文献,以“M1,巨噬细胞,骨免疫学,骨免疫调节,骨缺损,骨再生,炎症反应,血管生成,组织工程,生物材料”为中文检索词,以“M1,macrophage,bone,osteogenesis,osteoimmunology,angiogenesis”等为英文检索词,筛选排除与研究目的无关与重复的文献,最终选取符合标准的63篇文献进行综述。结果与结论:早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程中具有促进血管形成、促进骨髓间充质干细胞成骨分化以及促进M2表型转化的重要作用。诱导激活早期短暂M1巨噬细胞策略能够以符合早期自然骨愈合规律的方式调控局部免疫微环境进而促进骨缺损修复,策略包括通过改变骨组织工程材料的理化性质促进M1巨噬细胞产生适当炎症反应,递送细胞因子、微小RNA或生物活性离子实现M1向M2巨噬细胞顺序极化,控释抗炎物质实现M1巨噬细胞介导的早期炎症反应的保持。

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。

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。

中药有效成分结合支架材料促进骨组织再生

背景:随着淫羊藿苷、黄连素等中药被证实可以促进骨再生,研究者将中药活性成分与骨组织工程相结合,发现其在骨缺损的修复中具有独特优势。目的:从促进成骨的中药有效成分出发,筛选其与不同载药支架材料有效结合的案例,归纳总结有潜力应用于骨组织工程的中药有效成分。方法:应用计算机检索中国知网、万方、PubMed、Web of Science等数据库,以“骨组织工程,骨组织工程支架材料,骨缺损,骨修复,骨再生,中医药”为中文检索词,以“bone tissue engineering,bone tissue-engineered scaffold materials,bone defect,bone repair,bone regeneration,traditional Chinese medicine”为英文检索词,检索时限限定为2000-2023年,根据纳入和排除标准进行筛选,最终纳入87篇文献进行综述。结果与结论:促进骨再生的中药有效成分种类繁多,主要包括黄酮类化合物、非黄酮类多酚、生物碱、苷类,有消炎止痛、促进成骨细胞和抑制破骨细胞以及促进血管早期生成的作用。中药有效成分与骨组织工程结合后在抗炎、加速胶原蛋白和骨骼形成、促进成骨基因表达等方面效果显著,为中药在骨组织再生中的应用提供了理论依据,同时为骨缺损修复提供了新的思路。

金属离子在骨组织工程中的应用

背景:金属离子在人体中发挥着重要的作用,随着材料合成和加工技术的进步,目前多种可应用于骨组织工程中的金属离子已被开发,如镁(Mg2+)、锌(Zn2+)、锰(Mn2+)、锶(Sr2+)、铜(Cu2+)等。目的:总结各金属离子在骨组织工程中的研究进展和发展方向。方法:检索2014-2022年期间中国知网数据库、PubMed数据库、万方数据库收录的文献,中文检索词为“金属离子,骨组织工程,成骨活性,镁离子,锌离子,锰离子,锶离子,铜离子,钙离子,锂离子,钴离子”,英文检索词为“metal ions,bone tissue engineering,osteogenic activity,magnesium ions,zinc ions,manganese ions,strontium ions,copper ions,calcium ions,lithium ions,cobalt ions”。结果与结论:不同金属离子随材料植入体内后会发生不同程度的释放,可改变组织微环境,从而改善材料成血管、成骨的能力。与生长因子相比,金属离子更易控制释放速率,且成本更低,还能够改善植入材料力学性能。金属离子在骨组织工程中的应用充满前景,虽然部分金属离子已经可以用于治疗骨缺损,但许多金属离子在人体内的作用机制尚未完全明确、应用效果缺少临床试验验证,投入临床应用前还需进一步探索。

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。

生物电效应材料在骨组织工程支架设计中的应用

背景:骨具有生物电效应,然而骨缺损的发生会导致骨骼内源性生物电的缺失。具有生物电效应的骨组织工程支架植入骨缺损处会补足缺失的电信号,加速骨缺损的修复。目的:文章介绍了骨组织的生物电效应,阐述了电刺激对骨缺损的修复作用,总结了生物电效应应用于骨组织工程的研究进展,以期为骨组织工程的研究提供新的思路。方法:以“bioelectrical effect,bioelectrical materials,electrical stimulation,bone tissue engineering,bone scaffold,bone defect,bone repair,osteogenesis”为英文检索词,以“生物电效应,生物电支架,电刺激,骨组织工程,骨支架,骨缺损,骨修复,骨再生”为中文检索词,在中国知网、万方、PubMed、Web of Science和ScienceDirect数据库检索与生物电效应骨组织工程支架相关的文献,最终纳入87篇进行系统归纳、总结和分析。结果与结论:①生物电效应结合体外电刺激设计骨组织工程支架是一种理想可行的方法,主要涉及的材料包括金属材料、石墨烯材料、天然生物衍生材料以及人工合成生物材料;目前运用最广泛的导电材料是石墨烯材料,得益于自身的超强导电性能、大比表面积、同细胞及骨骼的良好生物相容性以及优异的力学性能。②石墨烯材料主要是作为修饰材料引入支架以增强整体支架的电导率,同时其大表面积和丰富的官能团能够促进生物活性物质的装载和释放。③然而生物电效应的骨组织工程支架尚存一些重大挑战需要克服:满足导电性能的同时还需考虑支架的综合性能;缺乏统一、标准化的生物电效应骨组织工程支架的制备方式;体外电刺激干预系统尚不够成熟;缺乏个体化指导支架的选择以实现针对不同病理情况的患者选择并设计最适宜的支架。④研究者们在设计导电支架时,要深入考虑支架的综合效应,譬如生物相容性、力学性能以及生物降解性能等,而此种综合性能可以通过多种材料的复合来实现。⑤除此之外,临床转化应该是导电支架设计的最终考量,在评估出电刺激作用于人体且有利于骨缺损修复的安全电流阈值的基础之上,设计动物实验以及基础实验,然后应用于临床,从而在未来实现生物电效应骨组织工程支架应用于临床的终极目标。

去铁胺在骨组织再生中的应用进展

背景:除了铁络合作用外,去铁胺还被认为是一种有效的低氧模拟剂及缺氧诱导因子1α稳定剂,近年的基础及临床研究中去铁胺也表现出良好的骨再生效应。去铁胺溶液或负载去铁胺的生物支架被局部应用于骨组织工程中,其对骨再生的促进涉及多种功能特性及分子机制,但尚未完全明确,且其在骨再生中的研究进展缺乏有效总结。目的:对去铁胺应用于骨再生的功能特性、优缺点及其在基础研究及临床实践中的进展进行综述,以期为后续相关研究提供参考及策略。方法:以“deferoxamine OR desferrioxamine OR desferal OR DFO”“bone tissue engineering OR bone regeneration OR bone remodeling OR bone repair OR bone healing OR osteogenesis”“angiogenesis OR vascularized bone regeneration OR angiogenic-osteogenic coupling”为英文检索词检索PubMed数据库,以“去铁胺”“骨组织工程,骨再生,骨重建,骨修复,骨愈合”“成血管,血管化成骨,成骨-成血管偶联”为中文检索词检索万方和中国知网数据库,最终纳入88篇文献进行综述。结果与结论:①去铁胺能招募干细胞并调节干细胞功能,激活相关信号通路提高细胞的低氧适应能力,发挥抗炎抗氧化特性改善局部炎性环境,并通过偶联成骨-成血管及抑制骨吸收来促进骨再生。②相较于传统骨组织工程中加载的生长因子或多肽,去铁胺作为小分子药物具有独特的优势,同时也存在毒性反应及应用局限,因此优化载药形式及剂量是必要的。③去铁胺独特的成血管-成骨偶联能力,在不同类型的骨损伤如骨折、骨坏死、牵张成骨、骨移植、口腔相关成骨及骨缺损中,因对骨愈合过程中血管生成的加强而更能适应和解决复杂多变的临床情况及个体差异下造成的骨修复困难;但同时也需要对去铁胺的应用方式及安全剂量加以对比和优化,利于其应用范围的扩大及临床价值的提升。

磁响应水凝胶在骨组织工程中的作用与优势

背景:磁响应水凝胶在骨组织工程中具有极大的优势,有利于微创、高效地促进成骨。目的:阐述磁响应水凝胶在骨组织工程领域的应用进展。方法:检索PubMed、Web of Science、万方和中国知网数据库检索相关文献,英文检索词为“Magnetic Hydrogels,Magnetic Nanoparticles,Superparamagnetic Nanoparticles,Fe3O4,SPIONs,Magnetic Fields,Bone Regeneration,Bone Repair,Bone Tissue Engineering”;中文检索词为“磁性水凝胶、磁性纳米粒子、超顺磁性氧化铁纳米粒、磁场、氧化铁纳米粒、骨再生、骨重建、骨修复、骨组织工程”,根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入60篇文章进行综述。结果与结论:①近年来由于磁性纳米粒子的出现,大量的磁响应支架材料被开发出来,其中,含有氧化铁纳米粒子和超顺磁性氧化铁纳米粒子的磁响应水凝胶力学性能突出、生物相容性良好,能够快速响应外部磁场,为种子细胞提供成骨所需的磁机械信号。②磁响应水凝胶可以作为载体精准调控生长因子的释放时机。③基于磁响应水凝胶的三维微环境培养平台下,磁响应水凝胶与细胞之间的界面磁力能够激活细胞表面敏感受体、增强细胞活性、促进新生骨质与宿主骨的整合。④可注射磁响应水凝胶能够应用于骨肿瘤的磁热疗以及生物成像领域。⑤目前,磁响应水凝胶有望模拟出天然骨组织中观察到的各向异性分层结构,然而关于磁响应水凝胶的研究大多集中于体外研究,与体内的局部微环境作用机制仍然不充分。⑥因此,目前基于磁性纳米粒子已经成功地应用于磁共振成像的示踪,未来有望在磁性纳米粒子的性能上优化,构建具有合适降解性能、机械性能和血管功能化的能够实时监测体内变化的磁响应水凝胶。

静电纺丝纳米纤维支架在骨组织工程中的应用研究

骨缺损和骨疾病的治疗一直是临床医学的重要研究方向。尽管传统的移植手术在治疗这些问题上取得了较好效果,但它仍然受到一些限制,包括供体数量有限、免疫排斥反应以及引发的移植并发症等问题,这些因素限制了传统移植手术的广泛应用。因此,骨组织工程作为一种新兴的治疗方法备受研究者的关注。静电纺丝纳米纤维支架因其独特的结构特性和生物活性而被认为是骨组织工程领域的理想材料。然而,为了实现最佳的骨再生效果,如何优化静电纺丝纳米纤维支架的设计和应用仍有许多问题需要深入研究。通过文献综述了静电纺丝纳米纤维支架的特点以及在骨组织工程中的应用,期望为开发更有效、更安全的骨组织工程支架提供参考。

生长因子衍生肽在骨组织工程中的研究进展

通过生物支架递送生长因子是骨组织工程中的常用策略,在过去的几十年里取得了大量令人满意的结果。但生长因子存在的一些缺点诸如稳定性差、分子量大、成本高等阻碍了其广泛使用。近年来,一些具有相似生物活性的生长因子衍生肽由于合成简单、性质稳定等有点受到越来越多关注。本文总结了应用于骨组织工程的生长因子衍生肽。

功能性引导骨再生屏障膜的组织工程设计

引导骨再生(guided bone regeneration,GBR)术是一种被广泛应用于口腔种植和牙周临床的技术,其通过屏障膜的使用,在牙龈软组织与骨缺损之间建立生物屏障,阻挡上皮和成纤维细胞长入骨缺损区,为成骨细胞增殖、新骨形成提供一个相对封闭的环境,从而达到引导骨组织再生和定向修复的目的^([1])。理想的引导骨再生屏障膜应具有良好的机械性能,包括良好的空间维持性能和临床可操作性,良好的生物性能如生物相容性、生物活性、组织选择性和抗菌性等,以适配复杂的口腔组织环境并促进新骨形成^([1])。

去分化脂肪细胞及其在口腔颌面部骨组织工程中应用的研究进展

寻找合适的种子细胞是口腔颌面部骨组织再生领域亟需解决的重要科学问题。脂肪干细胞在组织与器官修复和再生中的应用已有较多研究,近年来,去分化脂肪细胞在骨组织工程领域也显露了广阔的应用前景。去分化脂肪细胞表达干细胞相关标志,且具有向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞、神经细胞、心肌细胞和内皮细胞等多向分化的潜能,此外,去分化脂肪细胞还具有获取方式微创、增殖能力强、同质性高等优势。目前,去分化脂肪细胞在基于支架及无支架骨组织工程中应用的研究结果均能证实其促进骨再生的有效性,但其细胞学研究仍面临一些挑战,包括细胞培养纯度尚不够高、表型特性不完全明确和去分化机制不明晰等。相信随着分离、培养、鉴定以及定向诱导其成骨分化的方法不断发展完善,去分化脂肪细胞有望在未来成为口腔颌面部骨组织工程领域中优异的种子细胞。

促红细胞生成素在骨组织工程中的应用及前景

背景:骨缺损是由许多因素引起的,如炎症、肿瘤、创伤或骨骼疾病等,促红细胞生成素通过作用于间充质干细胞,促进其向成骨细胞、破骨细胞分化,作用于血管内皮细胞诱导血管生成,促进骨缺损、软骨缺损的修复,是一种在骨组织工程构建中具有应用潜力的生长因子。目的:阐述促红细胞生成素在骨组织工程中的应用及其潜在机制。方法:由第一作者运用计算机检索中国知网、万方、维普数据库及PubMed数据库中2004-2022年发表的相关文献,以“Erythropoietin,Bone defect,Bone regeneration,Angiogenesis,Osteogenesis、Osteoblast,Osteoclast,Bone tissue engineering”为英文检索词,以“促红细胞生成素,骨缺损,骨再生,血管生成,成骨分化,成骨细胞,破骨细胞,骨组织工程”为中文检索词检索,并进行筛选、归纳与总结,最终纳入64篇相关文献进行综述。结果与结论:①促红细胞生成素可以直接作用于骨髓微环境中的成骨细胞及破骨细胞,通过促进间充质干细胞向成骨细胞、破骨细胞、脂肪细胞、神经细胞和基质细胞分化,通过激活Wnt/β-catenin、缺氧诱导因子1α/血管内皮生长因子、p38MAPK和EphrinB2/EphB4等信号通路介导间充质干细胞完成成骨向分化;②通过调节红细胞的生成以改变血液的携氧能力,通过刺激血管内皮细胞促进血管生成,新生的血管可以将成骨所需的氧气、养分、生长因子和骨祖细胞携带到成骨的位置,从而促进骨形成和骨折愈合;③促红细胞生成素目前作为一种具有成骨成血管作用的生长因子,通过多种载药手段已被应用于壳聚糖、聚己内酯、生物陶瓷和纳米纤维等各类型支架材料研究中,并与其他生长因子如骨形态发生蛋白2,9等共同作用于支架材料表面参与了骨缺损的修复,在新型组织工程骨的构建中展现了其优异的实用性,具有潜在的临床应用价值。

成体骨髓间充质干细胞生物学特性及在组织工程和再生医学中的作用

成体骨髓间充质干细胞可向其他组织分化,称为可塑性,在组织工程和再生医学的各个领域都进行着广泛的研究。虽然骨髓间充质的生物学特性、诱导分化、调控机制等研究已取得了许多成就,但其很多功能仍不被人所知,如是否存在间充质干细胞、是否具有分化特性、骨髓间充质干细胞和其他来源干细胞的区别等。文章介绍了骨髓间充质干细胞的来源和基本特征,并研究了骨髓间充质干细胞的生长、增殖、自我更新和分化,探讨了骨髓间充质干细胞的生理功能,展望了骨髓间充质干细胞在组织工程和再生医学中的作用。

柚皮苷在骨组织再生领域的应用潜力

背景:骨组织再生是目前治疗大面积骨缺损的重要研究方向。柚皮苷(Naringin)作为一种天然黄酮类化合物,具有诱导成骨的潜力,引起骨组织再生领域研究者的广泛关注。目的:回顾柚皮苷促进骨再生的主要相关作用、安全有效性及在骨组织工程中的应用进展,为大面积骨缺损的临床治疗提供理论研究依据。方法:第一作者检索2002-2021年期间收录在PubMed数据库、万方数据库及中国知网(CNKI)中国期刊全文数据库关于柚皮苷诱导成骨的文章。英文检索词为“naringin;bone defects;osteoinductive;osteoporosis;bone regeneration;osteoclasts;blood vessel;bone tissue engineering”,中文检索词为“柚皮苷;骨缺损;骨诱导;骨质疏松症;骨再生;破骨细胞;血管;骨组织工程”。共选取55篇文献进行综述。结果与结论:柚皮苷在抗骨质疏松症、促进骨的生成、抑制破骨细胞生成及促进血管生成方面通过发挥雌激素样作用或参与骨形态发生蛋白(BMP)、Wnt/β-catenin、PI3K/Akt及VEGF/VEGFR-2等不同信号通路的调节表现出良好的诱导骨组织生成的潜力,而且具备安全稳定、易提取、成本低等特性,因此柚皮苷是一种非常有潜力的天然骨诱导小分子药物。近年来,柚皮苷与骨组织工程技术结合后改善了药物初始突释的问题,提高了药物的生物利用度。但是,未来仍需更多的实验研究更全面系统的诱导成骨机制,充分利用好骨组织工程技术,深入验证柚皮苷最合适的控释载体及局部应用效果,使柚皮苷早日能成熟、稳定、有效地应用于骨缺损的临床治疗中。

近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用

背景:近红外光响应水凝胶具有高度时空精准性、远程可调性及安全无创性等多种优异特性,为组织工程的发展提供了新的探索方向。目的:总结近年来近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用进展。方法:利用计算机检索中国知网及PubMed数据库相关文献,中文检索词为“近红外光响应水凝胶、组织工程、骨缺损、骨修复、骨再生、伤口愈合、伤口敷料、血管生成”,英文检索词为“near infrared responsive hydrogels,tissue engineering,bone defect,bone repair,bone regeneration,wound healing,wound dressing,angiogenesis”,检索时限为2006年5月至2022年10月,部分经典文献延长检索时间限制,分析所得文献的摘要及内容,通过纳入和排除标准得到相关文献,最终纳入97篇符合标准的文献进行综述。结果与结论:(1)近红外光响应材料通过控制感染减轻炎症、促进血管生成、促进成骨细胞分化和新骨形成等过程参与组织修复。(2)近红外光响应材料可以通过构建具有光热效应的热敏水凝胶或者利用光化学反应制备近红外光响应水凝胶。(3)近红外光响应水凝胶作为伤口敷料在软组织愈合再生过程中,通过聚合物单体的聚合作用实现快速止血及组织黏附等作用,利用光热纳米材料局部光热效应促进抗菌抗炎、促进血管形成和上皮再生等功能。(4)近红外光响应水凝胶在骨重建修复过程中,通过促进间充质干细胞成骨分化、刺激热休克蛋白的表达、增加血管新生等发挥促进修复作用。(5)目前近红外光响应水凝胶与多种治疗策略的组合已呈现出显著协同治疗功能,也被逐步开发应用于其他组织重建和疾病治疗场景。