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浙江大學(xué)王征科課題組：多層次結(jié)構(gòu)、高礦物含量支架材料在骨修復(fù)中的應(yīng)用
2023-05-01  來源：高分子科技

  先天性骨畸形、慢性炎癥、嚴重創(chuàng)傷、惡性骨腫瘤切除等都可能導(dǎo)致大尺寸骨缺損。盡管自體骨移植仍是骨缺損修復(fù)的黃金標(biāo)準，但其供體有限，促使研究人員不斷開發(fā)合適的人工骨修復(fù)材料，如骨水泥、水凝膠、支架等。負載成骨相關(guān)細胞或細胞因子的骨再生支架在大尺寸骨缺損修復(fù)中表現(xiàn)出良好的治療潛力。然而，細胞來源有限、生長因子及其濃度選擇困難、免疫排斥等因素嚴重阻礙了其在臨床上的應(yīng)用。能夠原位募集間充質(zhì)干細胞（MSCs），并實現(xiàn)內(nèi)源性骨再生的支架材料在實際應(yīng)用中往往更受歡迎。


  本研究采用原位礦化法制備了具有高礦物含量和向心孔排列結(jié)構(gòu)的殼聚糖-碳酸鈣骨修復(fù)支架材料，并研究了其骨修復(fù)性能（圖1）。殼聚糖凝膠化過程中的離子擴散以及冰凍過程中的冰晶生長共同造就了孔隙的向心排列（圖2）。本研究首次報道了高碳酸鈣含量的復(fù)合支架材料能夠有效募集MSCs，并誘導(dǎo)其成骨分化（圖3、圖4）。在適宜孔隙率和孔徑的基礎(chǔ)上，增加支架中碳酸鈣含量可有效促進骨再生（圖5）。與在支架中引入生長因子或細胞不同，本研究通過簡單的有機-無機雜化和多層次結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了優(yōu)異的骨再生效果，為骨再生修復(fù)提供了一種新選擇。 


圖1. 多層次結(jié)構(gòu)殼聚糖-碳酸鈣復(fù)合支架及其骨修復(fù)性能 



圖2. 殼聚糖-碳酸鈣復(fù)合支架的向心多孔結(jié)構(gòu)
 

圖3. 殼聚糖-碳酸鈣復(fù)合支架體外誘導(dǎo)MSCs遷移和成骨分化
 

圖4. 殼聚糖-碳酸鈣復(fù)合支架動物體內(nèi)募集MSCs
 

圖5. 殼聚糖-碳酸鈣復(fù)合支架的骨修復(fù)性能

  相關(guān)研究成果近日以“Chitosan-Calcium Carbonate Scaffold with High Mineral Content and Hierarchical Structure for Bone Regeneration”為題，發(fā)表于Smart Materials in Medicine（DOI: 10.1016/j.smaim.2023.04.004）。浙江大學(xué)博士生劉霄洋為本文第一作者，浙江大學(xué)王征科副教授為本文通訊作者。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.smaim.2023.04.004

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（責(zé)任編輯：xu）
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