专栏名称: Biomaterials 生物材料
Biomaterials is an international journal covering the science and clinical application of biomaterials.
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掺杂二氧化锰纳米片的水凝胶通过减轻炎症以及促进软骨分化来修复软骨缺损

Biomaterials 生物材料  · 公众号  ·  · 2024-12-12 13:54

正文

研究内容简介

图1. 双交联复合水凝胶的制备以及通过缓解微环境炎症、引导软骨分化修复软骨缺损 的示意图。

关节软骨缺损后,长期的炎症微环境会阻碍关节软骨的再生与修复, 甚至加剧关节状况恶化。活性氧(ROS)作为炎症微环境的标志之一,通过干扰免疫细胞行为阻碍关节软骨再生,所以需要及时清除。缺氧 作为关节炎症微环境的另一个标志,诱导软骨细胞凋亡,故而缓解细胞的缺氧状态对于软骨再生修复同样不可或缺。在软骨修复过程中,这两种因素也会刺激巨噬细胞极化为M1表型,M1表型的巨噬细胞进一步分泌促炎细胞因子和ROS,加重炎症反应,最终导致软骨逐渐退化和关节功能丧失。总之,赋予植入物消除周围微环境中的炎症和提供O 2 的能力对于软骨再生修复是至关重要的。

如图1所示,本工作利用天然生物大分子壳聚糖作为基材,通过两步酰胺反应和负载MnO 2 纳米片制备了用于软骨缺损修复的多功能复合水凝胶。水凝胶具备光聚合和邻苯二酚氧化聚合的双重交联特性。邻苯二酚基团的接枝不仅为植入体提供了良好的组织粘附性能,而且协同掺杂的 MnO 2 纳米片增强了水凝胶的抗氧化、免疫调节和软骨形成性能。同时,邻苯二酚基团的氧化聚合产生了一定量的 外源性H 2 O 2 MnO 2 纳米片通过催化降解外源性和内源性的 H 2 O 2 后产生丰富的 O 2 ,及时缓解缺氧诱导 的细胞氧化应激,有效促进骨软骨再生。 结果表明,我们制备的纳米复合水凝胶在关节软骨缺损的修复和骨关节炎等疾病的治疗中具有一定的应用潜力。 论文第一作者为北京科技大学博士生赵飞龙,中国人民解放军总医院骨科医学部研究所硕士生贾志博。


课题组简介

北京科技大学郑裕东教授 北京科技大学材料学院生物医用材料研究室首席教授,博士生导师。主要研究方向为多功能生物医用复合材料研究。主持和完成了三十余项国家级和省部级及产学研项目研究。发表高水平SCI论文130余篇,多篇高被引,获得国家发明专利授权30多项;多项科研成果获得各级奖励,多项科研成果成功转化。现为国际生物材料联合会fellow,中国生物材料学会常务理事、中国生物材料学会生物复合材料分会副主任委员;中国复合材料学会理事、中国复合材料学会理事生物复合材料学会分会副主任委员等。


中国人民解放军总医院彭江教授 中国人民解放军总医院骨科医学部研究所所长,全军骨科战创伤重点实验室主任,主任医师,博士生导师。长期从事骨科再生医学基础研究与组织工程技术临床应用。主攻周围神经损伤修复、股骨头骨坏死再生保髋治疗、骨软骨微组织/类器官研究以及异种组织器官移植。累计发表SCI论文160余篇,H指数41,入选中国骨外科领域高学术影响力学者;获国家发明专利12项;编译撰写专著4部;主导干细胞临床研究备案2项。


基金资助

该研究得到 国家自然科学基金(52273119;51973018);中国人民解放军重点研发项(BWS17J036);北京市自然科学基金(2222067,L222035);国家重点研发项目(2022YFB3804303);北京市科学技术委员会项目(Z191100002019017)了国家自然科学基金委(21927812)和中国农业大学2115人才培养计划的







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