華諾生物(wù)自愈合醫(yī)用(yòng)凝膠作(zuò)為(wèi)血管内皮細胞載體(tǐ)解決組織修複血管化難題

發布時間：

2021-09-28 11:25

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華諾生物(wù)研發的自愈合醫(yī)用(yòng)凝膠新(xīn)材料在創傷修複、組織工(gōng)程、3D生物(wù)打印等領域都有(yǒu)着廣泛的應用(yòng)價值。近期，華諾生物(wù)納米明膠自愈合凝膠醫(yī)用(yòng)材料被大連理(lǐ)工(gōng)大學(xué)和大連市中(zhōng)山(shān)醫(yī)院骨科(kē)團隊應用(yòng)于血管内皮細胞移植和骨再生血管化應用(yòng)方面，并取得階段性成果。團隊成功的将載誘導血管内皮細胞凝膠複合多(duō)孔金屬支架，有(yǒu)望解決骨修複的血管化難題。研究團隊自修複納米明膠水凝膠與力學(xué)支撐的多(duō)孔金屬支架複合，利用(yòng)納米凝膠可(kě)作(zuò)為(wèi)活細胞優良載體(tǐ)的效應，成功在多(duō)孔支架中(zhōng)構建出早期毛細血管，為(wèi)生物(wù)活性骨修複材料技(jì )術和幹細胞治療技(jì )術的聯合使用(yòng)和進一步臨床應用(yòng)奠定了堅實的基礎，為(wèi)因衰老而造成的骨質(zhì)疏松和骨缺血治療提供了全新(xīn)解決方案。

骨創傷愈合和骨質(zhì)疏松等臨床疾病中(zhōng)，如何實現血管重建是治療骨再生的關鍵難點。尤其如股骨頭壞死等臨床骨科(kē)疾病，骨組織缺血、血管退化是重要臨床表現，且生理(lǐ)過程一旦發生難以逆轉。因此，實現骨組織内的血管重建在退行性骨科(kē)病變和骨組織修複再生領域都有(yǒu)着重要的臨床意義，但也是臨床醫(yī)學(xué)現階段的關鍵難題。組織工(gōng)程技(jì )術的應用(yòng)，有(yǒu)望借助生物(wù)材料支架結合活性因子或功能(néng)細胞，誘導再生血管和骨組織。理(lǐ)想的血管生成支架材料應具(jù)有(yǒu)一定的機械強度并提供适當的生理(lǐ)微孔結構來仿生細胞外基質(zhì)微環境。金屬钽（Ta）因具(jù)有(yǒu)良好的生物(wù)相容性和化學(xué)穩定性,優越的延展性、韌性而被廣泛用(yòng)于臨床診斷和植入。臨床研究表明，多(duō)孔钽（pTa）植入材料具(jù)有(yǒu)良好的生物(wù)相容性與骨組織結合，此外還具(jù)有(yǒu)良好機械支撐性以及超強的長(cháng)期穩定性，不易松動。然而，pTa 沒有(yǒu)合适的結構來模拟ECM微觀結構。因此，pTa缺乏促進血管生成的特性，限制了其在骨再生中(zhōng)的應用(yòng)。針對這種狀況，大連大學(xué)附屬中(zhōng)山(shān)醫(yī)院骨科(kē)專家與大連理(lǐ)工(gōng)大學(xué)科(kē)研團隊合作(zuò)提出以自愈合納米明膠顆粒水凝膠和多(duō)孔钽複合支架作(zuò)為(wèi)幹細胞及内皮細胞載體(tǐ)，實現幹細胞及内皮細胞的體(tǐ)内遞送，為(wèi)幹細胞衍生内皮細胞提供生理(lǐ)相關的微環境，最終實現血管化組織構建。

在這項研究中(zhōng)，我們使用(yòng)多(duō)孔钽 (pTa)和納米自修複水凝膠構建了一種集成的三維支架，并接種了骨髓間充質(zhì)幹細胞 (BMSCs) 衍生的内皮細胞 (ECs)，用(yòng)于血管組織工(gōng)程。結果顯示納米明膠顆粒特殊的結構和組成使膠體(tǐ)凝膠具(jù)有(yǒu)剪切變稀和自修複行為(wèi)，能(néng)滿足注射和塑型的要求。體(tǐ)外實驗結果表明，該納米明膠顆粒水凝膠具(jù)有(yǒu)很(hěn)好的生物(wù)相容性。更重要的是負載BMSCs 衍生的 ECs 的 pTa-GNPs 水凝膠支架上植入裸鼠皮下4 周後，通過組織形态學(xué)評估支架材料。觀察到 pTa-納米自修複水凝膠複合支架優越的生物(wù)相容性。植入28天後，新(xīn)生血管的研究表明在體(tǐ)内血管化過程中(zhōng)，骨髓間充質(zhì)幹細胞來源的内皮細胞在血管形成過程中(zhōng)起協同作(zuò)用(yòng)而非決定性作(zuò)用(yòng)。BMSCs 來源的 ECs 和 BMSCs 之間的相互作(zuò)用(yòng)可(kě)以在複合支架材料中(zhōng)形成血管，并促進血管網絡的成熟和穩定性。此外，此外結果表明 pTa-納米自修複水凝膠支架在體(tǐ)内具(jù)有(yǒu)生物(wù)活性并促進支架材料中(zhōng)穩定的毛細血管樣網絡的形成。

研發團隊新(xīn)穎的集成3D支架材料具(jù)有(yǒu)生物(wù)相容性、生物(wù)力學(xué)和血管生成特性，以及組織工(gōng)程構建血管工(gōng)程組織的方法。該研究可(kě)能(néng)為(wèi) pTa 在骨再生中(zhōng)的應用(yòng)提供基礎；這項工(gōng)作(zuò)證明了在進一步研究中(zhōng)實現組織工(gōng)程骨血管化的潛力。同時也證明了自愈合水凝膠可(kě)為(wèi)幹細胞治療提供更加安(ān)全、有(yǒu)效、以及仿生微環境，有(yǒu)望為(wèi)組織工(gōng)程技(jì )術的進一步臨床應用(yòng)提供材料和産(chǎn)品支持。相關成果以“Porous tantalum composited gelatin nanoparticles hydrogel integrated with mesenchymal stem cell-derived endothelial cells to construct vascularized tissue in vivo”為(wèi)題發表于中(zhōng)國(guó)生物(wù)材料學(xué)會和牛津大學(xué)出版社合作(zuò)出版的國(guó)際英文(wén)學(xué)術期刊Regenerative Biomaterials。（文(wén)章鏈接https://doi.org/10.1093/rb/rbab051)。

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