生物材料科学与工程领域的主要挑战之一是提出一种坚固的仿生新软骨结构，可用于骨科医生修复关节软骨缺损。毫无疑问，其中一个根本原因是关节软骨具有复杂的不均匀结构。其治疗方法可以基于生物材料的使用，这种材料可以是合成的，也可以是生物来源的。生物材料的结构在移植后应充满软骨细胞，生物材料应在结构上与供体部位相匹配。到目前为止，这也是一个巨大的挑战。壳聚糖是一种很有前途的生物材料，它具有非免疫原性、与GAGs结构相似、是溶菌酶的底物等优点。壳聚糖也参与了体内II型胶原的生成。另一种策略是基于明胶和HA的使用。一个特别有趣的方法是基于凝胶和透明质酸的光固化衍生物的使用。这意味着软骨腔将被一种仿生液体预聚合物混合物填充，无论其形状不规则。预聚物随后通过紫外光短期照射进行原位交联(光聚合)。这一方法的一个例子是Levett等人的工作，他们研究了存在硫酸软骨素的光固化凝胶和光固化HA的混合物。后者是一种生物激发的添加剂，被认为可以进一步支持细胞生长和材料与周围环境的整合。
受Levett等人工作的启发，温州研究院李花琼团队设计并制备了一套新的生物源和生物活性水凝胶配方，包括(i)光固化凝胶（明胶），(ii)光固化HA（透明质酸）， (iii)从猪源获得的异体DCM（脱细胞软骨基质）。探索了该新型含有脱细胞软骨基质（DCM）的混合光交联水凝胶材料在软骨再生上的应用。研究者发现，利用脱细胞技术可以将软骨中的免疫原性物质去除，完整的保留骨组织原有的天然基质和细胞因子，再结合目前应用比较广泛的甲基丙烯酰胺基明胶（GelMA）和甲基丙烯酰胺基透明质酸（HAMA）制备出一种新型的混合光交联水凝胶材料，或许能够改变组织工程供体奇缺的困境，成为一种具有很大潜力的植入材料。该研究成果以”The potential utility of hybrid photo-crosslinked hydrogels with non-immunogenic component for cartilage repair“为题发表在国际杂著名期刊npj Regenerative Medicine（IF：10.364）上。
该方法的新颖之处在于配方中使用了DCM。设计认为仍然存在于DCM中的生长因子和GAGs将有助于(a)原生细胞外基质的再生，(b)用功能性软骨细胞填充植入物。值得注意的是，本研究中使用的同种异体DCM材料来自基因敲除的α-1,3-半乳糖基因缺陷猪。众所周知，在异质内皮细胞表面存在α-1,3-半乳糖糖蛋白分子会引起免疫反应，从而引起同种异体移植的(超急性)排斥反应。因此，假设使用缺乏α-1,3-半乳糖的同种异体DCM可以(i)避免与同种异体软骨基质相关的严重种植体相关炎症，(ii)将必要的生长因子和GAGs带到软骨再生部位，为软骨细胞培养了适宜的微环境。实验对六种不同配方的DCM载光交联明胶- HA水凝胶进行了综合研究。通过光谱(NMR, FTIR)研究了这些新的水凝胶，并确定了最相关的物理化学性质，如吸水率，压缩行为，孔隙率/微观结构。随后，通过监测特异性标记物ACAN、Sox9、Coll2、Col2α1，研究水凝胶对接触细胞(体外)的细胞毒性、形态和分化的影响，通过监测特异性标记物碱性磷酸酶(ALP)和Col 10A1，研究水凝胶对细胞肥大的影响。在大鼠膝关节软骨缺损模型中评估了水凝胶的体内性能。新的数据扩展了我们对明胶和HA构建的水凝胶的理解，因为它们揭示了DCM可以发挥重要的增强作用，脱细胞软骨基质（DCM）中含有的胶原和糖胺聚糖可以增强细胞间的黏附和增殖行为，且能够体外成功诱导牙髓干细胞（DPSCs）成软骨分化，具有天然的促软骨形成微环境，是最理想的软骨组织工程支架材料。这些数据强烈表明，在更大的软骨缺损动物模型上进行进一步的实验是有价值的，并且在组织工程和再生医学方面具有潜在的应用价值。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41536-021-00166-8
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
