东华大学何创龙教授团队《Adv. Funct. Mater.》：3D生物打印支架重塑神经调节微环境促进骨再生

2023-06-02 来源：高分子科技

骨组织中分布着密集的血管和神经网络，具有高代谢活性。近年来，已开发出多种策略以实现骨组织工程的血管化，但对骨与神经之间的联系仍有待进一步探究。骨组织受感觉神经纤维和交感神经纤维产生的大量神经信号的支配。感觉神经主要位于骨代谢活跃的区域，通过降钙素基因相关肽（CGRP）等神经肽的分泌直接参与成骨。研究表明，交感神经系统（SNS）的激活可能不利于骨重塑。因此，在阻断交感神经信号的基础上恢复感觉神经支配可能是治疗骨缺损的一种潜在方法。

近期，东华大学何创龙教授团队在前期工作基础上（Adv. Healthcare Mater., 2022, 11: 2200785.），设计了一种负载降钙素基因相关肽（CGRP）和β肾上腺素受体阻滞剂普萘洛尔（PRN）的3D生物打印支架（CGRP/PM/GP），实现骨缺陷的高效修复（图1）。支架具有微纳米层次结构，为营养物质的运输和细胞的附着、增殖和迁移提供了一个有利的微环境。体外增殖实验表明，CGRP/PM/GP支架具有良好的细胞相容性，可支持细胞的增殖。体外释放实验表明，支架实现了CGRP、PRN和硅离子的持续释放（图2）。CGRP/PM/GP支架可在体外促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的迁移和管状网络的形成，有利于在骨修复过程中形成新生毛细血管网络。此外，支架中负载的PRN可抑制儿茶酚胺与β-肾上腺受体的结合，与CGRP和硅离子共同促进BMSCs的成骨分化，有效增强大鼠模型中临界大小颅骨缺损的骨修复（图3&4）。综上所述，本研究利用骨再生过程中的神经调节机制，构建可重塑神经调节微环境的3D生物打印支架，为骨缺损的修复提供新的思路。

图1 CGRP/PM/GP支架的制备流程图及其生物功能示意图

图2 体外药物释放与生物相容性表征

图3 体外成骨性能分析

图4 体内骨再生性能评价

该工作以“Bioprinted Scaffold Remodels the Neuromodulatory Microenvironment for Enhancing Bone Regeneration”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，论文的通讯作者为东华大学何创龙教授，第一作者为东华大学硕士研究生郭舒婷。该工作得到国家自然科学基金和上海市科委国际合作项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304172

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（责任编辑：xu）

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