您的位置:医药网首页 > 医药资讯 > 医药政策法规 > 告别骨缺损困扰!Bioact Mater用仿生基质水凝胶打造骨类器官,实现颅骨高效再生

告别骨缺损困扰!Bioact Mater用仿生基质水凝胶打造骨类器官,实现颅骨高效再生

来源:100医药网 2025-04-03 12:15

研究制备出含多功能成分和双网络结构的仿生基质水凝胶,可依次构建血管化和矿化骨类器官,实现体外动态培养与体内异位成骨,且能有效修复颅骨缺损,为骨组织修复提供新策略。

在日常生活中,骨折、骨损伤等问题时有发生,严重影响人们的。对于大面积的骨缺损,传统的治疗方法,如自体和异体骨移植,存在诸多弊端,像供体短缺、排斥风险等,使得骨组织修复面临巨大挑战。在此背景下,骨类器官因其生理特性与天然骨相近,在骨组织修复领域备受关注,成为科研人员重点研究的方向。

近期,发表于Bioact Mater上的一项研究Sequential construction of vascularized and mineralized bone organoids using engineered ECM-DNA-CPO-based bionic matrix for efficient bone regeneration为骨组织修复带来了新的突破。

该研究聚焦于开发一种新型工程化仿生基质水凝胶,用于构建具有化和矿化功能的骨类器官,以实现高效的骨再生。研究人员通过将磷酸钙低聚物(CPO)融入骨源性脱细胞细胞外基质(ECM)和鲑鱼源脱氧核糖核酸(DNA)的组合中,并借助光交联和动态自组装策略,成功制备出具有多功能成分和双网络结构的仿生基质水凝胶。

图 1. 使用工程化的ECM-DNA-CPO仿生基质水凝胶依次构建血管化和矿化骨类器官的示意图

从水凝胶的制备和表征来看,其各成分制备过程严谨。dECM经组织学染色验证,成功去除细胞等杂质且富含胶原蛋白;CPO呈纳米颗粒状,是多种钙磷化合物的混合物,为矿化提供基础;鲑鱼DNA能自组装成水凝胶,其负电荷可促进矿核形成。各成分相互作用,形成的mECM-DNA-CPO水凝胶具备均匀多孔结构,亲水性、机械性能和粘弹性良好,降解速率适宜,为后续细胞培养和分化创造了有利条件。

图 2. 仿生基质水凝胶的制备过程和性能表征

在细胞实验中,该水凝胶表现卓越。它能显著增强骨髓间充质(BMSCs)的迁移能力,促进其增殖,且细胞在水凝胶中分布均匀、存活率高。同时,水凝胶可加速BMSCs的成骨分化,早期碱性磷酸酶染色强度增加,后期钙沉积明显,相关成骨基因和蛋白表达显著上调。对于人脐静脉内皮细胞(HUVECs),水凝胶能促进其迁移和增殖,加速血管生成,形成的血管网络结构清晰,相关基因表达增加。转录组分析进一步揭示,水凝胶可通过多种机制促进BMSCs的成骨分化和血管生成。

图 3. 通过体外动态培养构建矿化骨类器官

体外构建骨类器官实验发现,动态培养系统比静态培养更有利于骨类器官的形成,随着培养时间增加,骨类器官矿化沉积显著增加。体内构建实验显示,水凝胶在体内能有效降解,植入裸鼠皮下后可形成血管化骨类器官,mECM-DNA-CPO组矿化和血管化效果最为突出。在小鼠颅骨缺损模型实验中,mECM-DNA-CPO水凝胶促进原位血管化骨修复效果显著,缺损面积明显减小,新骨形成增加,骨再生能力增强,且生物相容性良好。

图 4. 工程化仿生基质水凝胶促进颅骨缺损模型的原位骨修复

这项研究成功制备的工程化仿生基质水凝胶,在构建矿化和血管化骨类器官方面表现出色,为骨组织修复提供了创新策略。未来,随着相关研究的不断深入,有望为临床骨缺损治疗带来新的解决方案,让更多患者受益。相信在科研人员的持续努力下,骨组织修复领域将取得更多突破,为人类健康事业发展贡献力量。(100yiyao.com)

参考文献:

Gai T, Zhang H, Hu Y, et al. Sequential construction of vascularized and mineralized bone organoids using engineered ECM-DNA-CPO-based bionic matrix for efficient bone regeneration.Bioact Mater. 2025;49:362-377. Published 2025 Mar 14. doi:10.1016/j.bioactmat.2025.02.033

版权声明 本网站所有注明“来源:100医药网”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于100医药网网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:100医药网”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用100医药网APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->

医药网新闻
返回顶部】【打印】【关闭
扫描100医药网微信二维码
视频新闻
图片新闻
医药网免责声明:
  • 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
  • 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040