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骨组织再生面临挑战，传统疗法有局限。研究人员探究矿化成骨细胞（MOBs）来源外泌体联合 3D 打印羟基磷灰石（HA）/ 磷酸三钙（TCP）支架的作用。发现 MOB 外泌体可促骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化，异位模型中支架表现强骨诱导性，为骨修复提供新策略。
在骨骼损伤与退行性疾病治疗中，如何高效促进骨组织再生一直是医学与生物工程领域的难题。传统的干细胞疗法面临存储、运输和伦理等挑战，而生长因子疗法存在成本高、稳定性差等问题。因此，寻找一种安全、有效的无细胞治疗策略成为迫切需求。外泌体作为细胞间通讯的关键媒介，其携带的生物活性分子在组织修复中展现出潜力，尤其是成骨细胞来源的外泌体可能在骨代谢和再生中发挥独特作用。基于此，国外研究机构的研究人员开展了矿化成骨细胞（Mineralized Osteoblasts, MOBs）来源外泌体与 3D 打印陶瓷基支架联合促进骨愈合的研究，相关成果发表在《Acta Biomaterialia》。
研究人员采用了兔骨髓间充质干细胞（rBMSCs）体外培养、纳米颗粒追踪分析（NTA）、蛋白组学分析、3D 打印技术构建羟基磷灰石（HA）和磷酸三钙（TCP）基 Gyroid 结构支架，以及兔颅骨缺损和裸鼠异位骨形成等体内模型等关键技术。样本来源于新西兰白兔和 CD1 nu/nu 雌性裸鼠，通过 μCT 扫描、组织学染色（如甲苯胺蓝染色）和实时定量 PCR（RT-qPCR）等方法评估骨形成情况。
3.1 兔成骨细胞的成骨分化
将兔成骨细胞（OBs）分别在对照培养基（CM）和 osteogenic medium（OM）中培养 21 天，后者（MOBs）的成骨标志物 ALPL、RUNX2、OPN 和 CAV1 基因表达显著升高，茜素红染色显示 MOBs 有大量矿化结节形成，证实 MOBs 具备更强成骨能力。OBs 和 MOBs 来源外泌体粒径主要分布在 30-200 nm，浓度相近，均符合外泌体特征。
3.2 外泌体标志物及生物过程分析
蛋白组学鉴定出 578 种蛋白，其中 50 种为 ExoCarta 数据库收录的外泌体标志物，Western blot 验证 CD63 阳性，证实外泌体成功分离。MOBs 外泌体中 “骨矿化调控”“TGF-β1 生成正调控” 等生物过程富集，提示其更强成骨诱导潜力。
3.3 体外 2D 培养 BMSCs 分化
在 2D 培养中，MOBs 外泌体显著促进 rBMSCs 成骨分化，即使在无 OM 条件下，7 天即可检测到早期成骨标志物 ALPL 表达和矿化染色，21 天 RUNX2 等持续高表达，显示其独立于外源性生长因子的成骨诱导能力。
3.4 体外 3D 培养 BMSCs 分化
3D 支架模型中，MOBs 外泌体联合 HA 支架在 21 天显著上调 RUNX2 表达，提示 3D 环境下需更长时间发挥效应，证实支架与外泌体协同促进成骨的潜力。
3.5 体内骨传导模型
兔颅骨缺损模型中，HA 和 TCP 支架均支持骨长入，但外泌体未显著增强骨形成，可能因支架本身良好骨传导性掩盖了外泌体作用，显示非临界缺损中支架设计的主导作用。
3.6 体内骨增量模型
钛圆柱植入兔髂骨嵴的骨增量模型中，外泌体功能化支架未显著提升骨体积，提示受限的外泌体扩散可能影响其效果，凸显递送系统优化的重要性。
3.7 体内骨诱导模型
裸鼠异位骨形成模型中，MOBs 外泌体功能化支架诱导大量矿化组织形成，而 BMSCs 来源外泌体无此效果，证实 MOBs 外泌体的特异性骨诱导能力，且在免疫缺陷环境中效果更显著。
研究表明，MOBs 来源外泌体可通过传递骨相关蛋白（如 ALPL、RUNX2 相关蛋白）激活 Wnt、TGF-β 等成骨信号通路，促进 BMSCs 向成骨细胞分化。尽管在兔临界缺损模型中外泌体未显效，但其在异位模型中的强骨诱导性揭示了细胞来源和微环境的关键影响。该研究首次证实 MOBs 外泌体联合 3D 打印陶瓷支架的无细胞骨再生策略可行性，为治疗大段骨缺损、骨质疏松性骨折等提供了新方向，有望规避传统细胞疗法风险，推动骨再生医学向临床转化。未来需进一步优化外泌体递送系统、探索其在大型动物模型中的效果及免疫原性问题，以加速临床应用。
