矿化细胞外基质复合支架载丹酚酸 A:促进骨髓间充质干细胞成骨与颅骨再生的新策略

【字体: 时间:2025年04月30日 来源:Biomaterials Advances 5.5

编辑推荐:

  为解决骨缺损治疗难题及丹酚酸 A(SAA)生物利用度低等问题,研究人员开展了基于矿化细胞外基质(MECM)构建 SAA 缓释系统的研究。结果显示该系统可促进骨髓间充质干细胞成骨分化和颅骨再生,为骨缺损治疗提供新策略。

  在骨科领域,骨缺损的治疗一直是个棘手的难题。想象一下,当骨头因为创伤、感染、肿瘤切除或者先天性的原因出现了大的缺口,要让它重新完好如初,可不是一件容易的事情。目前常用的自体骨移植方法,就像拆东墙补西墙,不仅供体有限,还可能引发免疫排斥反应,治疗效果往往不尽如人意。而组织工程虽然带来了新希望,但单独使用的支架材料却无法有效提供促进骨头生长的信号,修复效率很低。
就在这个时候,一种来自传统中药丹参的成分 —— 丹酚酸 A(Salvianolic acid A,SAA)进入了研究人员的视野。丹参在东亚地区被广泛用于促进骨折愈合,研究发现它具有显著的抗炎作用,还能促进新骨形成。SAA 作为丹参的关键成分,不仅能激活 Wnt/β-catenin 信号通路,增强成骨细胞的增殖和分化,还能改善微血管循环,为骨头愈合提供充足的血液供应。然而,SAA 也有自己的 “短板”,它的生物利用度低、半衰期短、在体内的清除率高,口服或经皮给药后,很难在体内达到有效的浓度。

为了解决这些问题,国内的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们构建了一种基于矿化细胞外基质(Mineralized Extracellular Matrix,MECM)的 SAA 缓释系统,希望通过这个系统优化 SAA 在体内的释放,同时利用矿化涂层降解时释放的钙离子和磷酸根离子,协同促进骨形成。

研究人员用到的主要关键技术方法包括:从猪皮中提取细胞外基质(ECM),经过微粉化和脱细胞处理后,采用原位矿化技术在其表面培育羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)层,再通过物理混合和静电吸附将 SAA 负载到矿化的 ECM 上,构建成 SAA@MECM 仿生支架。

细胞外基质的特性研究


研究人员对从猪皮中获取的细胞外基质进行了表征。通过 HE 染色发现,ECM 中没有可检测到的细胞实体,如细胞核,这初步证实了脱细胞过程的有效性。扫描电子显微镜(SEM)显示,ECM 具有高度相互连接的多孔结构,孔壁光滑。这一结构特性为后续的研究奠定了基础,因为这种多孔结构有利于细胞的黏附、迁移和分化。

体外实验研究


体外实验结果表明,SAA@MECM 展现出良好的生物相容性。与 MECM 组相比,到第 14 天时,SAA - H 组中 ColI、ALP、Runx - 2 和 OCN 的基因表达水平分别增加了 1.8、1.5、1.5 和 2.0 倍。这说明 SAA 在促进成骨细胞的活性和分化方面具有重要作用,凸显了其在骨组织工程中的应用潜力。同时,该系统还显著增强了血管生成,这对于骨组织的修复至关重要,因为充足的血液供应能够为新骨的形成提供必要的营养物质和氧气。

体内实验研究


研究人员将 SAA 负载的 MECM 应用于大鼠颅骨缺损模型,发现它展现出非凡的骨愈合能力。在实验过程中,研究人员观察到缺损部位成功桥接,并且有大量新骨形成。组织学分析进一步证实了其卓越的成骨潜力,新形成的骨组织中微血管分布密集,这揭示了该支架在增强血管化方面的显著潜力。

研究结论表明,这种生物活性复合支架通过在多孔 ECM 表面原位生长羟基磷灰石矿化涂层,实现了传统中药单体 SAA 的稳定释放。该方法不仅优化了 SAA 的释放动力学,还在 SAA 释放过程中促进了钙离子和磷酸根离子的同步释放,有助于在缺损部位实现原位矿化,协同促进骨生成。这一研究为提高天然酚酸类药物的疗效提供了创新的递送策略,为骨缺损的再生治疗开辟了新的道路。在未来的骨缺损治疗领域,这种基于 MECM 的 SAA 缓释系统有望发挥重要作用,为广大患者带来新的希望,推动骨组织工程领域的进一步发展。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号