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华南理工陈晓峰教授与西安交大雷波教授合作:锶掺杂生物活性微球通过调控免疫炎症反应促进组织工程材料早期血管化策略
2018-06-15 来源:中国流变网    点击次数:89次    

  快速血管化能力是组织工程和组织再生领域的重要挑战之一,而生物材料的早期血管化能力对于组织再生和组织工程的成功具有至关重要的作用,有限的血管化能力大大限制营养物质的供应,从而导致组织工程修复失败。通过加入血管化相关基因或生长因子是目前增加生物材料组织工程血管化的主要策略,而基因和蛋白在稳定性、控释、免疫反应等方面仍存在很大的限制。近年来研究发现,生物活性材料如生物活性玻璃等可以通过释放活性离子激活成骨细胞和内皮细胞血管化相关基因表达,促进植入材料血管化能力。而材料植入初期将经历一个免疫炎症反应阶段,此阶段大量炎症细胞起主导作用,如果能够通过生物活性材料调控植入初期炎症细胞的极化状态从而实现促进血管形成可能是组织工程血管化领域的一个新思路。

  近日,华南理工大学陈晓峰教授课题组与西安交通大学雷波教授课题组共同研究发现锶掺杂微纳米生物活性玻璃(SrBGM)材料具有调控巨噬细胞极化状态从而促进血管化形成的作用。SrBGM释放的Si、Ca、P、Sr元素可以显著增加巨噬细胞从M1型向M2型极化的趋势,并促进抑炎相关细胞因子的表达,增强血管相关因子表达,促进巨噬细胞分泌PDGF-BB,进而有利于血管的形成和成熟(见示意图1)。

图1. SrBGM 促进血管生成的示意图

  该研究进一步将SrBGM支架植入大鼠颅骨骨增加模型,研究SrBGM体内早期促进成血管效果。植入一周后,在SrBGM支架内部可见大量新生血管出现,而未加Sr组和空白对照组在植入一周时支架内部均未见血管出现(结果见图2)。表明SrBGM具体促进材料植入初期血管化的作用。该研究为材料植入初期通过调节炎症反应促进血管形成,进而促进组织工程材料的成功率提供了新思路。

图2. 大鼠骨增加模型植入1周血管生成效果。(A) 颅骨及植入材料取出后的照片; (B) 颅骨及植入材料的Micro-CT三维重建图; (C) HE颜色观察材料内部血管化情况; (D) CD31免疫组化染色。

  该研究成果已于近日在线发表在生物材料和生物医学领域国际知名杂志Biomaterials (影响因子8.4)上,题为“Promoting in Vivo Early Angiogenesis with Sub-micrometer Strontium-contained Bioactive Microspheres through Modulating Macrophage Phenotypes”。 博士研究生赵夫健为该论文的第一作者,华南理工大学陈晓峰教授西安交通大学雷波教授以及北京积水潭医院陈大福教授为共同通讯作者。近年来课题组在微纳米生物活性材料调控组织再生和疾病治疗领域取得了一些列进展(ACS Nano, 2018, 12, 2017; Biomaterials, 2018, 157, 40; Biomaterials, 2018, 175, 19; Advanced Functional Materials, 2015,25, 5016; Biomaterials, 2015, 59, 21)。

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218304241

 
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