复合多肽修饰的微流控多孔微球序贯激活成骨微环境促进骨再生

Schematic illustration on construction and application of microspheres.

成骨微环境（OME）在骨修复过程中通过调控细胞行为发挥着至关重要的作用；然而，如何再现其动态激活和修复过程仍然是一个重大挑战。该研究以成骨微环境的动态变化为特征，设计复合多肽修 饰的多孔微球，用于研究OME的级联变化及其潜在机制。聚L-乳酸（PLLA）微流控微球通过碱性水解处理进行表面改性，分别异质性修饰了负载干细胞归巢肽的牛血清白蛋白纳米颗粒（BNP@SKP）和骨形态发生蛋白BMP-2模拟肽（P24）。SKP@ BNP纳米粒负载的SKP多肽与单纯P24多肽分别通过间接和直接接枝两种方式整合到PLLA多孔微球上，该方法利用了不同接枝方式的初始释放和原位固定效应，建立了以微球为中心的动态组织修复微环境。在生物功能研究中，我们深入探讨了微球与骨髓间充质干细胞（BMSCs）之间的相互作用。微球能通过其空间结构作为微环境支架提供细胞增殖和组织生长所必须的3D类细胞外基质结构性支持，此外纳米粒中直接释放的SKP肽特异性靶向Ras/Erk轴，激活BMSCs趋化归巢微环境。而被募集于微球上的BMSCs，在微球/P24多肽复合体作用下激活成骨分化微环境。体内研究结果显示，目标部位可发生以微球为中心的干细胞募集与成骨分化，骨损伤微环境从早期趋化逐渐向细胞分化的方向重构，这一转变营造了适宜的干细胞活动微环境，并最终体现在了组织的修复效应上。 综上，本研究从成骨修复微环境序贯激活的角度系统性阐释了复合多肽微球对局部微环境信号的早期调节和动态转化的机制，为进一步组织修复微环境材料研究提供了新的治疗策略。

论文第一作者为南京大学医学院附属鼓楼医院吴亮、徐涛，南京大学医学院附属鼓楼医院冯振华、刘臻、朱泽章、秦晓东为该文章的共同通讯作者。

南京大学医学院附属鼓楼医院朱泽章教授 ： 南京鼓楼医院骨科执行主任，脊柱侧凸研究所所长。国家“百千万人才”、国际ICSG委员、国际脊柱侧凸研究学会会员、国际脊柱畸形研究组中国部理事、中国医师协会骨科医师分会脊柱畸形委员会副主任委员、中国医师协会显微外科医师分会显微神经、脊柱专业委员会第一届委员会副主任委员、《中国矫形外科杂志》、《脊柱外科》多本杂志编委等。主要研究成果以通讯作者在Sci Transl Med、Nat Commun.、Bioact Mater、Research、J Neurol Neurosurg Psychiatry、Spine等主流学术期刊发表研究论文百余篇。

南京大学医学院附属鼓楼医院秦晓东副教授 ： 硕士研究生导师，长期致力于脊柱畸形及相关骨代谢疾病的分子机制研究。在《Ann Rheum Dis》《Nature Communications》《Spine》等杂志以一作/通讯发表SCI论文16篇，参编专著8部，获得专利5项，主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、AO Spine Asia Pacific National Research Grant等多项科研项目。担任中国医师协会骨科医师分会智能骨科学组委员，中国康复医学会脊柱脊髓专委会科普学组委员，北美脊柱外科学会（NASS）会员，国际脊柱侧凸学会（AO Spine）会员。曾获江苏省科技进步一等奖，中华医学科技奖三等奖，江苏省医学科技奖二等奖，南京市卫健委医学新技术奖，《中华骨科杂志》论坛一等奖、中华医学会骨科学分会（COA）中青年医师优秀论文奖等。