四川大学研究团队：动态纳米明胶材料促进临界骨缺损修复

临界骨缺损是临床中常见的问题，由于骨缺损大小超过机体修复能力，局部组织和血运受损严重，较难实现自我修复和功能重建，严重影响患者的健康及生命。生物材料为临界骨缺损治疗提供了新方法，可通过在骨缺损部位植入生物材料以促进骨组织再生及创面修复。通常，骨修复相关细胞可通过生物材料的孔隙由边缘向内部长入，新骨随之沉积，从而促进骨再生。然而，常用的生物材料较难动态适应细胞的行为，阻碍了细胞长入及成骨，导致骨再生困难。因此，开发具有动态自适应能力的生物材料用于骨缺损治疗有重要意义。

近日， 四川大学研究团队 报道了 一种基于动态纳米明胶材料的临界骨缺损修复新方法 （图1）。该明胶衍生材料具有独特的纳米结构，可通过光固化3D打印快速成型以适配创面，能较好地模拟天然细胞外基质的微观结构，具有动态适应细胞增殖及迁移的能力（图2）。植入创面后，该材料可募集内源性间充质干细胞并促进干细胞的成骨分化（图3）。其作用机制与纳米结构激活整合素β1/FAK信号通路等有关。在大鼠颅骨临界骨缺损模型中，该材料植入创面4周后，可在创面周围及中间部位观察到新骨的快速沉积。10周以后，创面完全愈合，疗效显著优于对照组（图4）。微观结构是决定生物材料功能的重要因素，该研究报道的可降解纳米明胶材料，能有效促进骨组织修复，具有较好的生物相容性，易于制备及质量控制，具有潜在的临床转化应用价值，为骨缺损治疗提供了新希望。该研究结果以“Three-Dimensional Printed Cell-Adaptable Nanocolloidal Hydrogel Induces Endogenous Osteogenesis for Bone Repair”为题发表于国际学术期刊《Biomaterials Research》，华西口腔医院赵志河教授、李宇教授和华西医院苟马玲教授为该论文的共同通讯作者，陆文昕博士和李丽博士为该论文的共同第一作者。

图1 纳米明胶的制备及其应用于骨组织工程的示意图

图2 纳米明胶可动态为细胞生长提供空间，适应多种细胞功能，有利于体内外间充质干细胞的募集、黏附及向水凝胶内部的迁移

图3 纳米明胶的微观结构和细胞自适应性可促进干细胞的成骨分化