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在骨组织再生过程中聚磷酸盐的作用与机制

中国组织工程研究 2023年第21期27卷 3375-3381页

作者：曹金王安素黄妮姣伍富俊陈萍李成梅王信遵义医科大学附属医院骨科贵州省遵义市563003 遵义医科大学附属医院病案室贵州省遵义市563003

背景:大块骨缺损的再生修复仍是临床骨科医生面临的巨大难题之一,聚磷酸盐不仅对骨细胞发育和生长因子释放有着重要作用,还可通过影响局部血凝块的结构来调控机体成骨活动。目的:总结聚磷酸盐与骨组织再生之间的关系,阐述聚磷酸盐在成... 详细信息

背景:大块骨缺损的再生修复仍是临床骨科医生面临的巨大难题之一,聚磷酸盐不仅对骨细胞发育和生长因子释放有着重要作用,还可通过影响局部血凝块的结构来调控机体成骨活动。目的:总结聚磷酸盐与骨组织再生之间的关系,阐述聚磷酸盐在成骨中的作用机制。方法:检索中国知网、万方、维普、中国生物医学文献数据库和PubMed数据库中与聚磷酸盐在骨组织再生的研究进展相关的文献,并通过阅读摘要进行初筛,最终共纳入80篇文章进行综述分析。结果与结论:聚磷酸盐在骨组织再生中的作用机制可归纳为以下几类:①聚磷酸盐通过诱导相关转录因子Runx2、基质金属蛋白酶1、骨桥蛋白、骨钙素和骨保护素相关基因的表达,增强成纤维细胞生长因子2与受体之间的亲和力,激活成纤维细胞生长因子介导的细胞信号通路,促进间充质干细胞的成骨细胞分化。②在成骨细胞代谢过程中,聚磷酸盐分解后为其提供能量来源,并对降钙素、成骨相关转录因子、骨唾液酸蛋白、组织非特异性碱性磷酸酶基因表达的调节,促进细胞矿化。③由于竞争性抑制的存在,聚磷酸盐抑制破骨细胞中抗酒石酸酸性磷酸酶的酶活性,促使破骨细胞的骨吸收活性下降。④聚磷酸盐激活核转录因子κB信号通路并上调血管细胞黏附分子1、细胞间黏附分子1和选择素E的表达,增强了单核细胞(THP-1)对内皮细胞的黏附。⑤聚磷酸盐与组蛋白4和高迁移率族蛋白B1高亲和力结合,增强血管的通透性信号因子、细胞表面黏附分子、炎症细胞迁移和凋亡的表达。⑥聚磷酸盐通过调节内皮细胞的PI3K/AKT和PLC/PKC/Ca2+信号通路及缓激肽系统,对炎症反应进行调节。⑦聚磷酸盐通过促进血凝块结构中粗纤维的形成,提高凝块的纤维孔径,促进相关细胞及因子渗入,促进局部血管化及骨组织的修复与再生。

关键词：聚磷酸盐骨组织再生间充质干细胞成骨细胞破骨细胞血管化血管血凝块综述

负载硒纳米颗粒的水滑石纳米片在骨肉瘤治疗与骨组织再生中的应用

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负载硒纳米颗粒的水滑石纳米片在骨肉瘤治疗与骨组织再生中的应用

作者：曹智泉北京化工大学

学位级别：硕士

骨肉瘤恶性程度极高,对患者的生命健康造成巨大威胁。目前临床治疗方法,比如手术切除、放疗、化疗等,都具有损伤正常骨组织和难以根除等局限性。因此,有必要针对骨肉瘤开发新型治疗方法。其中,化学动力学治疗（CDT）通过肿瘤微环境（TM... 详细信息

骨肉瘤恶性程度极高,对患者的生命健康造成巨大威胁。目前临床治疗方法,比如手术切除、放疗、化疗等,都具有损伤正常骨组织和难以根除等局限性。因此,有必要针对骨肉瘤开发新型治疗方法。其中,化学动力学治疗（CDT）通过肿瘤微环境（TME）激活芬顿反应产生的活性氧杀伤肿瘤细胞,受到科研工作者的广泛关注。然而,其治疗效果受到肿瘤内HO水平低、谷胱甘肽（GSH）水平高等因素的限制。硒纳米颗粒（Se NPs）可促进生物体内超氧阴离子自由基(O)的生成,并提高超氧化物歧化酶（SOD）的活性,催化O转化为HO,提高肿瘤内HO水平,从而提升CDT的疗效。然而,Se NPs的稳定性较差,容易聚集并失去生物活性。此外,骨肉瘤显著侵袭正常骨组织,对骨肉瘤的治疗也会产生超出临界骨缺损阈值的骨缺损,难以自行愈合。因此,有必要研究载体与Se NPs结合的新型材料,使其既能提升CDT对骨肉瘤的治疗效果,并同时实现骨缺损部位骨组织的再生。已经证明,水滑石（Layered double hydroxides,LDHs）是一种良好的载体,生物活性玻璃（BG）也是一种可用来制备复合支架的组织工程生物材料。本文通过原位还原的方法在Mg Fe-LDH纳米片表面负载硒纳米颗粒,制备了负载硒纳米颗粒的水滑石纳米复合材料（LDH/Se）,之后通过浸渍法将其涂覆在生物活性玻璃上,探究其在骨组织工程中的应用。LDHs层板中的Mg在成骨分化中具有关键作用,Fe及其被谷胱甘肽还原产生的Fe均可与HO反应,实现肿瘤微环境响应的化学动力学治疗及缺损部位骨组织再生。LDHs带正电荷的主体层板可用于稳定带负电荷的Se NPs,提高其稳定性,改善肿瘤微环境中HO水平不足的问题。具体研究内容与结果如下:***/Se纳米片的制备及性能研究首先,通过“自下而上法”合成了Mg Fe-LDH纳米片。之后,依次滴入分别溶于去离子水的NaSe O、L-半胱氨酸溶液,通过静电吸附的原理,在LDHs层板上原位还原Se O,得到LDH/Se纳米片。通过电镜照片及材料的Zeta电位、水合粒径表征,证明了Se NPs成功负载至LDHs层板上,且粒径均匀、分散性良好,稳定性显著提高。通过UV-vis光谱、荧光光谱及电子自旋共振（ESR）等方法验证了复合材料的芬顿反应性能。由于Fe的存在,复合材料对GSH具有显著的消耗能力,且在弱酸性条件下可通过芬顿反应途径催化HO产生具有高毒性的·OH。通过3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）测试生成·OH的反应动力学,并使用M-M方程拟合得到米氏常数K=0.61 m M,最大反应速率V=2.05×10M s。此外,LDH/Se具有离子缓释性能,可控制释放具有生物活性的Mg、Fe,有助于促进成骨分化作用。***/Se纳米片的骨肉瘤治疗及骨组织再生性能研究利用LDH/Se具有芬顿反应性能及离子缓释性能,我们通过生物实验,验证了其在骨肉瘤治疗及骨组织再生中的应用潜力。首先,我们研究了LDH/Se复合材料对MG63细胞的生物相容性,并在细胞层面,验证了LDH/Se纳米材料的肿瘤微环境响应的ROS产生能力及CDT效果。其次,我们将LDH/Se浸渍在BG表面,通过活体实验,验证了LDH/Se对荷瘤小鼠的肿瘤消融作用,及其体内生物安全性与代谢情况。最后,我们在细胞和活体层面探究了LDH/Se促进BMSCs成骨分化的能力,以及促进兔颅骨缺损愈合的性能。此外,还可利用LDH/Se的芬顿反应性能实现组织工程抗菌。综上所述,本论文利用LDHs的可调变性、高比表面积与层板正电性,制备了具有骨肉瘤治疗与骨缺损修复双功能的LDH/Se纳米材料,Se NPs的引入提升了CDT治疗效果,为骨肉瘤新兴治疗方法的探索及治疗-再生双功能材料的开发提供了思路。

关键词：水滑石硒纳米颗粒骨肉瘤化学动力学治疗骨组织再生

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生长因子涂层在骨组织再生中的研究进展

现代口腔医学杂志 2023年第1期37卷 43-47页

作者：曲星源张茜王畅刘悦梁琛王雷吉林大学口腔医院·吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室长春130021

目前,临床上主要利用骨植入物来修复缺损的骨组织,骨植入物主要包括以钛合金、钴铬合金、镁合金为代表的金属材料以及生物医用陶瓷材料、生物医用高分子材料等。但由于目前我们所使用的植入物通常存在结合不良、排斥反应、感染等问题,... 详细信息

目前,临床上主要利用骨植入物来修复缺损的骨组织,骨植入物主要包括以钛合金、钴铬合金、镁合金为代表的金属材料以及生物医用陶瓷材料、生物医用高分子材料等。但由于目前我们所使用的植入物通常存在结合不良、排斥反应、感染等问题,因此植入物的表面改性逐渐成为了研究热点。植入物的表面改性主要分为物理改性、化学改性以及生物改性[1],其中,生长因子涂层作为生物改性的重要分支,已受到越来越多的关注。制备生长因子涂层目的是将生长因子保留在缺损区,使其作用时间延长,从而达到促细胞迁移的效果。

关键词：骨植入物缺损区骨组织再生生长因子修复缺损钴铬合金排斥反应细胞迁移

富血小板纤维蛋白促进种植体周围骨缺损中骨组织再生的作用研究

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国际医药卫生导报 2023年第17期29卷 2429-2433页

作者：曹白雨林毅福建省立医院口腔科福州350001

目的研究富血小板纤维蛋白(PRF)促进行上颌窦外提升不植骨同期种植术患者种植体周围骨缺损中骨组织再生的作用。方法本研究采用前瞻性研究方法,以福建省立医院2020年11月至2021年11月行上颌窦外提升不植骨同期种植术患者40例(40颗)作为... 详细信息

目的研究富血小板纤维蛋白(PRF)促进行上颌窦外提升不植骨同期种植术患者种植体周围骨缺损中骨组织再生的作用。方法本研究采用前瞻性研究方法,以福建省立医院2020年11月至2021年11月行上颌窦外提升不植骨同期种植术患者40例(40颗)作为研究对象,其中男性22例,女性18例,年龄(29.28±2.63)岁,按照患者入院后的门诊编号,在随机数字的引导作用下,将以上患者随机分为对照组及研究组,各20例。对照组患者采取Bio-oss骨粉进行填充,研究组患者采取Bio-oss骨粉混合PRF进行填充。采用独立样本t检验比较两组患者的牙槽骨高度、种植体稳定性、龈沟液炎性因子之间的差异,采用χ^(2)检验比较两组不良反应之间的差异。结果两组患者术前和术后即刻的牙槽骨高度比较差异均无统计学意义(均P>0.05);研究组术后6个月、12个月的牙槽骨高度均高于对照组[(8.70±0.54)mm比(6.63±0.84)mm、(7.96±0.97)mm比(6.32±1.15)mm](均P0.05)。结论行上颌窦外提升不植骨同期种植术患者中采取PRF进行治疗,种植体周围骨缺损中骨组织再生作用显著,种植体的新生骨高度以及稳定性较高,建议临床推广。

关键词：上颌窦种植体骨缺损骨组织再生

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3D生物打印——骨组织再生的新工具

张江科技评论 2023年第6期 10-13页

作者：张华李积宗冯心宜孟海华上海市生物医药科技发展中心资产财务部上海市生物医药科技发展中心

骨组织再生是一个备受关注的领域,对骨损伤、骨疾病和骨缺陷的治疗具有重要意义。传统的骨组织再生方法受到供体限制、手术风险和功能恢复困难等问题的限制。随着3D生物打印技术的快速发展,骨组织再生领域迎来了一个全新的前景。

关键词：骨组织再生骨损伤功能恢复骨缺陷骨疾病

低强度脉冲超声促进骨组织再生相关机制的研究进展

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华西口腔医学杂志 2020年第5期38卷 571-575页

作者：姜懿轩宫苹张亮口腔疾病研究国家重点实验室国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院种植科成都610041

低强度脉冲超声(LIPUS)是临床常见的物理治疗手段之一,可用于促进骨折愈合以及治疗陈旧性骨不连。局部血管、神经和骨组织密切相关、互相影响,是骨组织再生的重要影响因素。近年来越来越多的数据表明LIPUS不仅能作用于成骨细胞、破骨细... 详细信息

低强度脉冲超声(LIPUS)是临床常见的物理治疗手段之一,可用于促进骨折愈合以及治疗陈旧性骨不连。局部血管、神经和骨组织密切相关、互相影响,是骨组织再生的重要影响因素。近年来越来越多的数据表明LIPUS不仅能作用于成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞等发挥促成骨效应,还可通过其对血管、神经的作用对骨组织愈合与再生产生一定的积极影响。本文从LIPUS对骨组织的直接作用和LIPUS通过促进血管及神经再生对骨组织的间接作用2个方面,就LIPUS在骨组织再生方面相关分子机制的最新研究进展作一综述,为LIPUS治疗骨相关疾病提供新的思路。

关键词：低强度脉冲超声骨组织再生血管生成神经再生

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应力与骨组织再生的生物学和生物力学基础

中华创伤骨科杂志 2013年第10期15卷 871-875页

作者：李刚夏和桃中国香港、香港中文大学医学院骨科、香港新界威尔斯亲王医院北京骨外固定技术研究所

骨的形态发生、生长、塑形是一个动态过程，并不断进行着重建。在胚胎发育过程中，形态发生于肢芽特定的控制中心，并通过信号调控其他纽胞，如骨诱导因子调节骨原细胞。成骨细胞及破骨细胞的增殖、分化及代谢等功能，通过自分泌及旁分... 详细信息

骨的形态发生、生长、塑形是一个动态过程，并不断进行着重建。在胚胎发育过程中，形态发生于肢芽特定的控制中心，并通过信号调控其他纽胞，如骨诱导因子调节骨原细胞。成骨细胞及破骨细胞的增殖、分化及代谢等功能，通过自分泌及旁分泌机制来启动和调控骨再生过程。除了生物学的内在因素，

关键词：骨组织再生生物学力学基础应力胚胎发育过程形态发生信号调控骨诱导因子

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仿生纳米纤维支架促进骨组织再生

中国材料进展 2013年第10期32卷 583-590+630页

作者：雷波马晓龙西安交通大学前沿科学技术研究院密西根大学生物与材料科学系

人口老龄化,疾病以及交通事故等造成大量的人体骨组织损伤和丢失。如何实现骨组织缺损的快速修复与再生成为临床医学研究的重要课题和目标,而生物医用材料在其中发挥着极其重要的作用。目前临床上常用的骨组织修复材料如自体骨、异体骨... 详细信息

人口老龄化,疾病以及交通事故等造成大量的人体骨组织损伤和丢失。如何实现骨组织缺损的快速修复与再生成为临床医学研究的重要课题和目标,而生物医用材料在其中发挥着极其重要的作用。目前临床上常用的骨组织修复材料如自体骨、异体骨、合成材料(金属,陶瓷,高分子)等都存在各种各样的问题,无法实现大规模的应用和骨组织的快速有效再生。而骨组织工程学科研究多孔支架结合细胞和生长因子来实现骨组织再生,以解决骨科临床面临的问题为目的。最近十多年来,三维纳米纤维支架由于可以仿天然细胞外基质的结构和形态而显示出较强的促进细胞增殖、成骨分化以及骨组织修复再生的能力。主要综述具有仿生的纳米纤维及其复合支架材料的制备技术以及他们在增强细胞功能、干细胞成骨分化、及其骨组织再生中的应用。

关键词：骨组织工程纳米纤维支架仿生材料骨组织再生

序贯性释放SDF-1α和ODN MT01的GelMA水凝胶支架促进骨组织再生的实验研究

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序贯性释放SDF-1α和ODN MT01的GelMA水凝胶支架促进骨组织再生的...

作者：许一迪蚌埠医学院

学位级别：硕士

[研究背景]骨组织是人体分布最广泛的器官之一,对人体的支持和运动起到重要的作用。多种原因导致骨缺损是目前骨科医生面临的重大问题之一。现有的治疗手段主要是通过自体或者异体骨移植,然而这种治疗手段不仅移植物来源有限,而且面临... 详细信息

[研究背景]骨组织是人体分布最广泛的器官之一,对人体的支持和运动起到重要的作用。多种原因导致骨缺损是目前骨科医生面临的重大问题之一。现有的治疗手段主要是通过自体或者异体骨移植,然而这种治疗手段不仅移植物来源有限,而且面临免疫排斥反应等并发症。近年来蓬勃发展的组织工程技术为骨缺损的治疗带来了新的思路。[方法]本实验将寡核苷酸(ODN)和GelMA水凝胶通过肽键缩合的方式,将氨基和羧基结合,形成一种新型的ODN/GelMA水凝胶,并将基质细胞源性因子-1α(SDF-1α)包裹入其中,得到一种可序贯性释放SDF-1α和ODN的新型SDF-1α/ODN/GelMA水凝胶。通过体内实验探究对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖、迁移和成骨分化的影响。并将水凝胶支架植入颅骨缺损模型大鼠体内,探究序贯性释放SDF-1α和ODN MT01的GelMA水凝胶支架促进颅骨缺损修复效果[结果]通过体外缓释实验证明了,包裹在水凝胶支架中的两种生物分子可以按照预期的序贯性缓慢释放。同时本水凝胶支架具有良好的生物相容性,在具有类似细胞外基质微环境的支架上,BMSCs可以在顺利的黏附并生长增殖。在此基础上缓释的SDF-1α和ODN MT01可以增强SDF-1α/CXCR4信号和MAPK通路相关的骨愈合过程,通过体外实验证实了支架增强了BMSCs迁移及成骨分化;通过将支架植入大鼠颅骨缺损模型,证明支架可以在体内加速缺损部位BMSCs的募集、归巢,并加速骨的愈合过程。[结论]本课题成功制备了新型SDF-1α/ODN/GelMA水凝胶,具有良好的生物相容性,对BMSCs有着良好的招募和成骨分化能力,可以促进骨的愈合过程,有着良好的临床应用前景。

关键词：水凝胶支架骨组织再生基质细胞衍生因子-1α 寡核苷酸