三维打印PCL/nHA/SA/COL支架介导M2巨噬细胞极化增强骨髓间充质干细胞血管生成与成骨分化

《International Immunopharmacology》：Three-dimensional printed PCL/nHA/SA/COL structure-mediated M2 macrophage polarization enhances angiogenesis and osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells

本研究创新性地将3D生物打印技术应用于牙组织工程，构建了负载M2巨噬细胞外泌体的聚己内酯/纳米羟基磷灰石/海藻酸钠/胶原（PCL/nHA/SA/COL）复合支架。该支架通过重编程免疫微环境诱导M2型巨噬细胞极化，并显著促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的血管生成（Angiogenesis）和成骨分化（Osteogenic differentiation），为牙槽骨再生提供了新型靶向治疗策略。

　　

Highlight

体外细胞培养与评估

从小鼠切牙中分离的骨髓间充质干细胞（BMSCs）在含10%胎牛血清（FBS）的DMEM培养基中培养。通过密度梯度离心法从健康成年小鼠胫骨骨髓中分离骨髓单核细胞，并在特定条件下诱导分化为骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）。

PCL/nHA/SA/COL促进BMSCs的血管生成与成骨作用

将BMSCs接种于支架表面培养14天后发现，PCL/nHA/SA/COL显著提升碱性磷酸酶（ALP）活性（图1A-B）和细胞外基质矿化水平（图1C-D）。RT-qPCR检测显示成骨标志基因（ALP、OCN、RUNX2）和血管生成因子（VEGF、Ang-1）表达显著上调。蛋白质印迹（Western blot）进一步验证了支架组p-STAT3/STAT3通路激活。

PCL/nHA/SA/COL驱动巨噬细胞M2极化

流式细胞术分析显示支架培养的巨噬细胞高表达M2标志物CD206，而M1标志物CD86表达下降。ELISA检测发现M2相关抗炎因子IL-10和TGF-β分泌增加，表明支架成功诱导免疫微环境向修复型转化。

M2巨噬细胞外泌体通过miR-21a-5p递送增强BMSCs成骨分化

透射电镜鉴定外泌体形态，纳米颗粒追踪分析显示其粒径约100nm。将M2外泌体与BMSCs共培养后，ALP活性和矿化结节形成显著增强。机制研究发现外泌体携带的miR-21a-5p通过抑制PTEN激活AKT/mTOR通路，从而促进成骨分化。

讨论

本研究证实PCL/nHA/SA/COL支架不仅能直接促进BMSCs成骨分化，还可通过诱导M2巨噬细胞极化创造有利的免疫微环境。特别值得注意的是，支架诱导的M2巨噬细胞通过外泌体途径调控BMSCs命运，而经IL-10预处理的外泌体（rIL10-Exo）能进一步放大这一效应，为牙种植体骨整合提供了新思路。

结论

PCL/nHA/SA/COL@Exo通过协同调控免疫微环境和干细胞分化双重机制，显著增强血管生成与骨再生能力，有望成为牙科种植体骨整合的革新性策略。