骨組織是人體的硬結(jié)締組織，在個(gè)體的一生中不斷重塑。骨組織具有支撐和保護(hù)作用，可以保護(hù)體內(nèi)脆弱的器官。當(dāng)骨缺損面積很小時(shí)，大多數(shù)骨骼可以在沒(méi)有任何治療的情況下進(jìn)行自我修復(fù)。然而，當(dāng)骨組織受到超出其自身修復(fù)能力的損傷時(shí)，可能會(huì)發(fā)生骨損傷。嚴(yán)重的骨缺損可由腫瘤切除、嚴(yán)重創(chuàng)傷、感染、先天畸形、骨形成不全、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松引起，需要臨床干預(yù)。盡管骨損傷的發(fā)生率很高，但治療方法的選擇仍然存在爭(zhēng)議。近期，多篇文獻(xiàn)報(bào)道了骨修復(fù)再生相關(guān)研究，可能有助于開(kāi)發(fā)新的臨床骨修復(fù)干預(yù)方法。

1. 一種超級(jí)骨膠促進(jìn)硬組織強(qiáng)粘附和增強(qiáng)骨再生

現(xiàn)有的骨組織工程策略旨在最大限度地減少手術(shù)創(chuàng)傷，穩(wěn)定受傷區(qū)域，并建立動(dòng)態(tài)的成骨微環(huán)境。重慶醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院Tao Chen團(tuán)隊(duì)受貽貝優(yōu)異的粘接性能啟發(fā)，制作了一種將聚乙烯醇、左旋多巴氨基酸和咪唑酸沸石骨架-8結(jié)合在一起，以?xún)翰璺?/span>-金屬配位為特征的超級(jí)成骨膠(L-DPZ)^[1]。L-DPZ以10MPa的最大粘合強(qiáng)度成功地粘合到硬組織上，遠(yuǎn)高于商業(yè)和先前報(bào)道的骨膠。穩(wěn)定的硬組織粘附也使其能夠牢固地粘附在脫位或斷裂的牙齒、Bio-Oss(一種典型的骨移植材料)和兔股骨粉碎性骨折的拼接碎片上。體外實(shí)驗(yàn)證明L-DPZ水凝膠具有良好的生物相容性、穩(wěn)定的降解性和體外成骨能力。此外，在兔顱骨骨缺損模型中，L-DPZ具有錨定Bio-Oss和持續(xù)成骨的能力，通過(guò)增加骨厚度和促進(jìn)新骨組織的形成，達(dá)到良好的愈合效果(圖1)。這些結(jié)果有望為解決粉碎性骨折固定、骨缺損重建和牙齒脫位再植等臨床難題的提供幫助。

2. 具有可控生長(zhǎng)因子釋放能力的MgFe-LDH納米片結(jié)合智能熱響應(yīng)水凝膠促進(jìn)骨再生

盡管負(fù)載生長(zhǎng)因子(GF)的水凝膠已被探索為修復(fù)骨缺損的極具前景的材料，但構(gòu)建具有優(yōu)異的性能以及可控的GF釋放能力的智能水凝膠仍然具有挑戰(zhàn)性。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院復(fù)雜重癥與罕見(jiàn)病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室骨科Xisheng Weng團(tuán)隊(duì)將骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)功能化的MgFe層狀雙氫氧化物(LDH)納米片摻入負(fù)載有血小板衍生生長(zhǎng)因子BB(PDGF-BB)的殼聚糖/絲素蛋白(CS)水凝膠中，構(gòu)建了一種智能注射可熱響應(yīng)水凝膠(表示為CSP-LB)，其可以實(shí)現(xiàn)PDGF-BB的突然釋放和BMP-2的持續(xù)釋放，用于高效骨再生^[2]。MgFe-LDH在CS水凝膠中的摻入不僅縮短了凝膠化時(shí)間，降低了溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度，而且提高了水凝膠的力學(xué)性能。體外實(shí)驗(yàn)證明CSP-LB水凝膠與CS水凝膠相比具有優(yōu)異的血管生成和成骨性能(圖2)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，與CS水凝膠相比，CSP-LB水凝膠能夠顯著增強(qiáng)骨再生，骨體積和骨密度更高。這種智能熱敏CSP-LB水凝膠具有優(yōu)異的凝膠化能力以及血管生成和成骨特性，因此為骨缺損治療提供了一種有前途的微創(chuàng)解決方案。

3. 工程感覺(jué)神經(jīng)通過(guò)NGF-TrkA信號(hào)通路引導(dǎo)自適應(yīng)骨愈合

在骨修復(fù)策略中，感覺(jué)神經(jīng)支配在骨穩(wěn)態(tài)過(guò)程中的上游作用被廣泛低估。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院骨科Xiaohua Yu團(tuán)隊(duì)提出了一種神經(jīng)調(diào)控方法，通過(guò)原位構(gòu)建工程感覺(jué)神經(jīng)(eSN)，利用SN在組織形成過(guò)程中的適應(yīng)性特征，來(lái)協(xié)調(diào)骨缺損愈合^[3]。從細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)建的eSN中釋放的神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)有效地促進(jìn)感覺(jué)神經(jīng)元分化并增強(qiáng)降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)分泌，從而提高主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的遷移率和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。這些eSN通過(guò)NGF-TrkA信號(hào)通路有效地驅(qū)動(dòng)體內(nèi)的骨化，從而大大加快臨界尺寸骨缺損的愈合。更重要的是，當(dāng)eSN與BMP-2結(jié)合時(shí)，它還通過(guò)CGRP依賴(lài)機(jī)制激活破骨細(xì)胞，自適應(yīng)地抑制過(guò)度的骨形成和促進(jìn)骨重建，從而有效地減輕了BMP-2的副作用(圖3)?？傊?/span>eSN方法提供了一個(gè)有價(jià)值的途徑，利用神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性作用來(lái)優(yōu)化各種臨床場(chǎng)景下的骨穩(wěn)態(tài)。

4. 干細(xì)胞膜涂層微帶支架在臨界大小的顱骨缺損模型中誘導(dǎo)骨再生

天然衍生的細(xì)胞膜在功能化納米顆粒以增強(qiáng)藥物遞送應(yīng)用的生物界面功能方面顯示出巨大的前景。然而，其在功能化大孔支架在體內(nèi)促進(jìn)組織再生的潛力仍未被探索。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科Fan Yang團(tuán)隊(duì)報(bào)道了間充質(zhì)干細(xì)胞膜(MSCM)包被的微帶(μRB)支架通過(guò)靶向免疫調(diào)節(jié)治療臨界大小的顱骨缺損^[4]。研究表明，MSCM涂層可促進(jìn)巨噬細(xì)胞(M?)向再生表型極化，誘導(dǎo)CD8+ T細(xì)胞凋亡，并促進(jìn)體內(nèi)外調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化。當(dāng)與低劑量的BMP-2結(jié)合時(shí)，MSCM涂層進(jìn)一步加速骨再生和抑制炎癥(圖4)。這些結(jié)果證實(shí)了細(xì)胞膜涂層微帶支架作為一種通過(guò)免疫調(diào)節(jié)治療臨界骨缺損的有前景的策略。

參考文獻(xiàn)

[1]Hu S, Wang S, He Q, et al. A Mechanically Reinforced Super Bone Glue Makes a Leap in Hard Tissue Strong Adhesion and Augmented Bone Regeneration. Adv Sci (Weinh). 2023;10(11):e2206450. (IF-17.521)

[2]Lv Z, Hu T, Bian Y, et al. A MgFe-LDH Nanosheet-Incorporated Smart Thermo-Responsive Hydrogel with Controllable Growth Factor Releasing Capability for Bone Regeneration. Adv Mater. 2023;35(5):e2206545. (IF=32.086)

[3]Zhang Z, Wang F, Huang X, et al. Engineered Sensory Nerve Guides Self-Adaptive Bone Healing via NGF-TrkA Signaling Pathway. Adv Sci (Weinh). 2023;10(10):e2206155. (IF-17.521)

[4]Su N, Villicana C, Barati D, Freeman P, Luo Y, Yang F. Stem Cell Membrane-Coated Microribbon Scaffolds Induce Regenerative Innate and Adaptive Immune Responses in a Critical-Size Cranial Bone Defect Model. Adv Mater. 2023;35(10):e2208781. (IF=32.086)

云克隆不僅可提供多種骨骼疾病動(dòng)物模型，涵蓋股骨缺損、顱骨缺損、骨質(zhì)疏松、骨折、關(guān)節(jié)軟骨損傷、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎等常見(jiàn)骨骼疾病。還具有各類(lèi)骨代謝檢測(cè)指標(biāo)及上述BMP-2、PDGF-BB、CGRP、NGF等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行代骨骼疾病治療相關(guān)研究。