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静电纺纤维滴鼻液实现脑室内给药

Science Bulletin 2024年第9期69卷 1249-1262页

作者：王娟王秋云符一飞卢敏陈亮刘志恒付晓晗杜习羽于布为陆菡崔文国 Department of Orthopaedics Shanghai Key Laboratory for Prevention and Treatment of Bone and Joint DiseasesShanghai Institute of Traumatology and OrthopaedicsRuijin HospitalShanghai Jiao Tong University School of MedicineShanghai 200025China Department of Anesthesiology Ruijin HospitalShanghai Jiao Tong University School of MedicineShanghai 200025China Department of Anesthesiology Shenzhen Second People’s HospitalThe First Afﬁliated Hospital of Shenzhen UniversityShenzhen 518035China Department of Anesthesiology Huadong Hospital Afﬁliated to Fudan UniversityShanghai 200040China

Adequate drug delivery across the blood–brain barrier(BBB) is a critical factor in treating central nervous system(CNS) disorders. Inspired by swimming fish and the microstructure of the nasal cavity, this study is the first to develop swimming short fibrous nasal drops that can directly target the nasal mucosa and swim in the nasal cavity, which can effectively deliver drugs to the brain. Briefly, swimming short fibrous nasal drops with charged controlled drug release were fabricated by electrospinning, homogenization,the π-π conjugation between indole group of fibers, the benzene ring of leucine-rich repeat kinase 2(LRRK2) inhibitor along with charge-dipole interaction between positively charged poly-lysine(PLL)and negatively charged surface of fibers;this enabled these fibers to stick to nasal mucosa, prolonged the residence time on mucosa, and prevented rapid mucociliary clearance. In vitro, swimming short fibrous nasal drops were biocompatible and inhibited microglial activation by releasing an LRRK2 inhibitor. In vivo, luciferase-labelled swimming short fibrous nasal drops delivered an LRRK2 inhibitor to the brain through the nasal mucosa, alleviating cognitive dysfunction caused by sepsis-associated encephalopathy by inhibiting microglial inflammation and improving synaptic plasticity. Thus, swimming short fibrous nasal drops is a promising strategy for the treatment of CNS diseases.

关键词： Nasal drops Electrospun short fibers Nasal mucosa Intraventricular administration Brain diseases

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可注射水凝胶微球治疗骨关节炎的实验研究

中国修复重建外科杂志 2023年第8期37卷 918-928页

作者：姚裕斌魏刚丁婕崔文国温州医科大学附属第一医院骨科浙江温州325000 上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海市伤骨科研究所、上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海200025 南京航空航天大学医院南京210000

目的制备负载低聚倍半硅氧烷-双氯芬酸钠(polyhedral oligomeric silsesquioxane-diclofenac sodium,POSS-DS)纳米颗粒的甲基丙烯酰透明质酸(hyaluronic acid methacrylate,HAMA)水凝胶微球,对其进行表征并探究体内外生物学特性。方法以八巯基POSS(sulfhydryl POSS,POSS-SH)为纳米构筑平台,采用“点击化学”法将聚二乙醇和DS以化学键接枝其上,构建功能化纳米颗粒POSS-DS,并使用核磁共振波谱仪分析成分,透射电镜对形貌进行表征。为实现药物长期缓慢释放,将POSS-DS包载于HAMA中,通过微流控技术制备多功能水凝胶微球,即HAMA@POSS-DS;利用光镜及扫描电镜对其形态进行表征,观察体外降解及药物释放效率,采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)试剂盒及活/死染色法检测对软骨细胞增殖的影响;并构建软骨细胞炎症模型后用HAMA@POSS-DS进行处理,通过免疫荧光染色及实时荧光定量PCR检测相关炎症指标,即Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖(aggrecan,AGG)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP-13)、解聚蛋白样金属蛋白酶5(recombinant A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin 5,Adamts5)、速激肽1(recombinant tachykinin precursor 1,TAC1),以正常培养软骨细胞及未作处理的炎症模型分别作为对照组及空白组,进一步评估其抗炎性能。最后,通过构建大鼠膝关节骨关节炎模型,经X线片及Micro-CT检查,验证HAMA@POSS-DS对骨关节炎的治疗效果。结果POSS-DS纳米颗粒总体粒径均一,约100 nm。HAMA@POSSDS为不透明球体,粒径约100μm,呈多孔结构;体外降解周期为9周,期间缓释负载的POSS-DS。CCK-8试剂盒及活/死染色法检测显示HAMA@POSS-DS无明显细胞毒性,且其释放的POSS-DS对细胞增殖有促进作用(P<0.05)。软骨细胞抗炎实验中,HAMA@POSS-DS组Ⅱ型胶原mRNA相对表达量高于对照组和空白组、AGG mRNA相对表达量高于空白组、MMP-13、Adamts5以及TAC1 mRNA相对表达量低于空白组,上述差异均有统计学意义(P<0.05)。体内实验显示术后大鼠骨关节炎关节间隙宽度减小,但HAMA@POSS-DS可延缓关节间隙变窄进程,并改善关节周围骨赘增生情况(P<0.05)。结论HAMA@POSS-DS可有效改善局部炎症微环境,并显著促进软骨细胞增殖,有利于促进骨关节炎的软骨再生与修复。

关键词：低聚倍半硅氧烷水凝胶微球抗炎软骨再生骨关节炎

高亲水性静电纺丝短纤维海绵促创面愈合的作用

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上海交通大学学报（医学版） 2023年第3期43卷 269-277页

作者：付晓晗王娟崔文国王彦潍坊医学院临床医学院潍坊261053 上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市伤骨科研究所上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海200025 山东省妇幼保健院整形美容科济南250061

目的·构建一种含有氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的高亲水性静电纺丝短纤维海绵(Sponge@GO),探究其对慢性创面的促愈合作用。方法·分别将不含及含有GO的纺丝液经过纺丝成膜、打碎、塑形并用戊二醛交联后,制备出2种短纤维海绵(Sponge... 详细信息

目的·构建一种含有氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的高亲水性静电纺丝短纤维海绵(Sponge@GO),探究其对慢性创面的促愈合作用。方法·分别将不含及含有GO的纺丝液经过纺丝成膜、打碎、塑形并用戊二醛交联后,制备出2种短纤维海绵(Sponge和Sponge@GO)。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察2种海绵的内部结构,通过接触角及吸水率观察两者的亲水性能。经CCK-8法和活/死细胞染色验证海绵的生物相容性。将12只6周龄SD雄性大鼠分为对照组、Sponge组和Sponge@GO组,每组各4只;通过腹腔注射1%的链脲佐菌素溶液建立糖尿病模型,建模后每只大鼠背部制备3块直径1.0 cm的全层皮肤缺损;将材料覆盖于创面,使用医用纱布覆盖创面并固定(对照组仅覆盖无菌纱布包扎);分别于术后第7、14日测量并计算创面愈合率,同时取创周0.5 cm内组织行苏木精-伊红染色(hematoxylin and eosin staining,H-E染色)、Masson染色观察病理学改变;并在第14日通过α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)免疫荧光染色,观察血管形成情况。结果·SEM观察显示,与Sponge海绵比较,Sponge@GO海绵的纤维直径较细,孔隙率偏大。2种短纤维海绵在10 min内均基本达到最大吸水率,Sponge@GO海绵的吸水率较高。Sponge@GO海绵的接触角小于Sponge海绵,差异有统计学意义(P=0.000)。CCK-8法检测结果显示,术后第3、5日Sponge组与对照组相比,尚呈现出细胞增殖的状态(均P<0.05),而Sponge@GO组与对照组的差异无统计学意义。活/死细胞染色结果显示,3组细胞均呈现良好的增长态势。SEM和荧光染色观察显示,Sponge@GO海绵内部的细胞数量明显较Sponge海绵多。3组大鼠的创面均未见感染。Sponge@GO组和Sponge组术后第7日的创面愈合率均显著高于对照组(均P<0.05);第14日,Sponge@GO组的创面愈合率仍显著高于对照组(P=0.009),而Sponge组与对照组之间的差异无统计学意义。术后第14日,H-E染色显示Sponge@GO组创面肉芽组织更加成熟,结构更为均匀致密;Masson染色显示Sponge@GO组胶原更加致密,上皮化显著;α-SMA免疫荧光染色显示Sponge@GO组新生血管数量更多,密度更高。结论·Sponge@GO海绵在吸收渗液后可维持创面微湿润环境,有利于促进伤口愈合。

关键词：氧化石墨烯短纤维静电纺丝创面修复

自愈合可注射性透明质酸水凝胶的构建及促进血管生成的研究

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上海交通大学学报（医学版） 2023年第12期43卷 1480-1492页

作者：杨淑崔文国魏杰蔡正伟华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市伤骨科研究所上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海200025

目的·构建一种基于透明质酸(hyaluronic acid,HA)的自愈合可注射性水凝胶,探究不同浓度铜离子对水凝胶性能及其促成血管功效的影响,评估其应用于临床上伤口愈合的可行性。方法·在光引发剂2959的存在下,通过蓝光诱发了巯基化透明质酸(t... 详细信息

目的·构建一种基于透明质酸(hyaluronic acid,HA)的自愈合可注射性水凝胶,探究不同浓度铜离子对水凝胶性能及其促成血管功效的影响,评估其应用于临床上伤口愈合的可行性。方法·在光引发剂2959的存在下,通过蓝光诱发了巯基化透明质酸(thiolated hyaluronic acid,HASH)和丙烯酸化双膦酸盐(acrylated bisphosphonate,Ac-PD)之间的巯基-烯点击反应,制备了双膦酸盐化透明质酸(bisphosphonated hyaluronic acid,HAPD);基于HAPD和Cu2+的金属配位作用,构建了不同Cu2+浓度的HAPD-Cu水凝胶,即HAPD-Cu1、HAPD-Cu2、HAPD-Cu3以及HAPD-Cu4。采用核磁氢谱以及傅里叶红外光谱验证HASH、Ac-PD、HAPD和HAPD-Cu的分子结构;采用扫描电镜观察HAPD-Cu的微观形貌;采用流变仪验证HAPD-Cu的剪切变稀和自修复特性;采用液相质谱仪测定HAPD-Cu的离子释放;通过活/死细胞染色和CCK-8评价HAPD-Cu的生物相容性;通过人脐静脉血管内皮细胞的成小管实验测定HAPD-Cu的体外促成血管活性;通过CD31组织染色评估HAPD-Cu的体内促成血管活性并建立体外大鼠伤口缺陷模型评价其实际修复效果。结果·化学定性和定量分析手段证明材料的成功制备;体外研究表明,HAPD-Cu均具有疏松多孔的内部结构,且具有优异的自愈性、可注射性和可降解性,降解周期为7d并具有突释行为,满足伤口愈合周期的需求;HAPD-Cu具有良好的生物相容性,但HAPD-Cu4因Cu2+浓度高而具有细胞毒性。此外,在允许的Cu2+浓度范围内,其体外或体内的成血管效果随着Cu2+浓度的增加而增强;且体外伤口模型实验表明,与对照组相比,HAPD-Cu水凝胶显著促进了伤口的愈合。结论·基于金属配位制备的HAPDCu水凝胶具有优异的形状可塑性,允许以微创的形式填充缺陷部位,并释放Cu2+以促进早期血管网络的建立,在用于临床上不规则的伤口修复方面具有良好的应用潜力。

关键词：自愈合可注射水凝胶血管生成伤口愈合软组织修复

水凝胶刚度影响髓核细胞表型及其功能的体内外研究

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上海交通大学学报（医学版） 2023年第7期43卷 804-813页

作者：陈泽昊吕振东张震崔文国张煜辉上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海交通大学医学院附属瑞金医院骨科上海市伤骨科研究所上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海200025 上海交通大学医学院附属仁济医院脊柱外科上海200127

目的·探究水凝胶刚度对髓核细胞表型及其治疗大鼠椎间盘退变功能的影响。方法·构建不同浓度甲基丙烯酸酯明胶(methacrylate gelatin,GelMA)的水凝胶,使用流变分析和单轴压缩实验检测其刚度,扫描电子显微镜(scanning electron microsco... 详细信息

目的·探究水凝胶刚度对髓核细胞表型及其治疗大鼠椎间盘退变功能的影响。方法·构建不同浓度甲基丙烯酸酯明胶(methacrylate gelatin,GelMA)的水凝胶,使用流变分析和单轴压缩实验检测其刚度,扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察其微观结构和形态。将具有正常表型的髓核细胞接种于GelMA水凝胶表面,活/死细胞染色评价水凝胶的生物相容性,鬼笔环肽染色观察髓核细胞在不同刚度培养基质上的生长形态。免疫荧光染色追踪髓核细胞Yes相关蛋白(Yes-associated protein,YAP)的核定位,实时定量PCR检测髓核细胞相关基因[神经细胞黏附分子1(neural cell adhesion molecule 1,Ncam-1)、聚集蛋白聚糖(aggrecan,Acan)和Y染色体性别决定区(sex-determing region of Y chromosome,SRY)-盒转录因子9(SRY-box transcription factor 9,Sox9)]的表达水平。建立大鼠尾椎针刺椎间盘退变模型,获取不同培养基上的髓核细胞并分别注射到退变椎间盘中,4周后行磁共振成像检测,分析各实验组椎间盘含水量,组织学方法检测椎间盘结构和蛋白聚糖水平。结果·当GelMA预聚溶液浓度为4%和15%时,所得水凝胶的弹性模量分别为1 kPa和200 kPa。SEM显示水凝胶均呈疏松多孔结构,且水凝胶的孔隙率随其刚度增加而显著降低。体外实验显示2种刚度的GelMA水凝胶基质均有良好的生物相容性。相较于硬水凝胶基质(15%GelMA),软水凝胶基质(4%GelMA)上培养的髓核细胞伸长率更低、扩散面积更小,并表现出YAP在细胞质聚集的趋势。髓核细胞相关基因表达检测显示:软水凝胶基质组Sox9、Acan和Ncam-1的水平分别是对照组的23.7、6.6和12.7倍。体内实验显示,用不同刚度基质培养的髓核细胞治疗退变椎间盘,软水凝胶基质组的椎间盘含水量及结构完整度均高于硬水凝胶基质组。结论·相比于高刚度GelMA水凝胶,低刚度水凝胶基质能更好地维持髓核细胞的生长表型,并使其发挥更好的治疗椎间盘退变的功效。

关键词：水凝胶刚度髓核细胞 Yes相关蛋白椎间盘退变

基于氢键力学增强型维生素D_3脂质体复合水凝胶的构建及骨修复研究

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高分子学报 2018年第10期28卷 1315-1327页

作者：程若昱崔文国苏州大学医学部骨科研究所苏州215006 上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海市伤骨科研究所上海交通大学医学院附属瑞金医院上海200025 聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200433

基于氢键和光交联双交联网络构建力学增强型维生素D_3脂质体复合水凝胶,并通过药物控释促进成骨分化.通过甲基丙烯酸酯明胶(GelMA)与载药脂质体的氢键作用,形成双交联网络,实现复合水凝胶体系最大断裂力值和弹性模量均提升至原来的2倍.... 详细信息

基于氢键和光交联双交联网络构建力学增强型维生素D_3脂质体复合水凝胶,并通过药物控释促进成骨分化.通过甲基丙烯酸酯明胶(GelMA)与载药脂质体的氢键作用,形成双交联网络,实现复合水凝胶体系最大断裂力值和弹性模量均提升至原来的2倍.通过脂质体对于脂溶性药物维生素D_3的包载,实现维生素D_3在水凝胶网络中均匀分散和缓慢释放.体外研究表明,该复合水凝胶比GelMA有着更显著的促进成骨分化作用,且不影响细胞的增殖黏附.因此,该类型脂质体增强型水凝胶在拓宽水凝胶装载和控释药物及组织修复方面有良好的前景.

关键词：脂质体水凝胶控制释放力学增强骨修复

核壳结构CdS／ZnS荧光量子点的制备与荧光性能研究

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功能材料 2009年第10期40卷 1643-1646页

作者：蔡晓军于郭崔文国李孝红西南交通大学生命科学与工程学院四川成都610031 西南交通大学材料学院材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031

以氧化镉为镉源、硫单质为硫源、油酸为配体、在十八烯体系中合成单分散的CdS纳米颗粒,研究了配体浓度对纳米微粒的生长动力学、颗粒尺寸分布的影响。采用乙基黄原酸锌作为Zn、S源的反应前体,采用逐滴滴加的方法制备了具有核壳结构的CdS... 详细信息

以氧化镉为镉源、硫单质为硫源、油酸为配体、在十八烯体系中合成单分散的CdS纳米颗粒,研究了配体浓度对纳米微粒的生长动力学、颗粒尺寸分布的影响。采用乙基黄原酸锌作为Zn、S源的反应前体,采用逐滴滴加的方法制备了具有核壳结构的CdS/ZnS量子点,吸收光谱和荧光光谱表明CdS/ZnS纳米粒子比单一的CdS纳米粒子具有更优异的发光特性。透射电子显微镜、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、选区电子衍射证明ZnS在CdS表面进行了有效包覆。所制备核壳结构纳米粒子具有较好的尺寸分布,荧光发射峰半高峰宽为18～20nm,荧光量子产率达40%。

关键词：量子点有机金属热解法 CdS ZnS

利用"Find-eat"策略通过受体功能化凋亡小体纳米囊泡靶向内皮细胞

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Science Bulletin 2023年第8期68卷 826-837,M0004页

作者：钱姝桐毛佳怡赵秋羽赵彬帆刘芷默卢博伦张柳成毛曦媛张余光王丹茹孙晓明崔文国 Department of Plastic and Reconstructive Surgery Shanghai Ninth People’s HospitalShanghai Jiao Tong University School of MedicineShanghai 200011China Department of Orthopaedics Shanghai Key Laboratory for Prevention and Treatment of Bone and Joint DiseasesShanghai Institute of Traumatology and OrthopaedicsRuijin HospitalShanghai Jiao Tong University School of MedicineShanghai 200025China

慢性创面的缺氧微环境导致血管化不足,进而使得伤口延迟愈合.内皮细胞作为组成新生血管的关键细胞,在血管化过程中发挥着核心作用.本研究构建了CX3CR1功能化凋亡小体纳米囊泡(nABs).“Find-eat”策略通过受体-配体组合,靶向低氧微环境... 详细信息

慢性创面的缺氧微环境导致血管化不足,进而使得伤口延迟愈合.内皮细胞作为组成新生血管的关键细胞,在血管化过程中发挥着核心作用.本研究构建了CX3CR1功能化凋亡小体纳米囊泡(nABs).“Find-eat”策略通过受体-配体组合,靶向低氧微环境中高表达CX3CR1的内皮细胞(ECs),从而放大“Find-eat”信号,促进血管生成.作者首先通过化学诱导脂肪干细胞(ADSCs)凋亡获得ABs,然后通过优化的低渗处理-温和超声-药物混合-挤压一系列处理步骤,获得载有去铁胺(DFO)的功能化凋亡小体纳米囊泡.体外实验显示ABs纳米囊泡生物相容性良好;可以通过CX3CL1/CX3CR1诱导缺氧微环境中的内皮细胞实现对其的“Find-eat”,进而促进内皮细胞的增殖、迁移、成管能力.体内实验中,ABs纳米囊泡可以促进伤口快速闭合,并可通过释放“Find-eat”信号靶向内皮细胞的同时实现促血管药物的缓释,促进糖尿病大鼠创面的新生血管形成.这种能够通过释放双重信号靶向内皮细胞并实现促血管药物缓释的ABs纳米囊泡为慢性糖尿病创面的愈合提供了一种新思路.

关键词： Endothelialcell-targeted Apoptotic body Nanovesicle Dual signal

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