基于PBVHx纳米颗粒的BMP6缓释系统在模拟微重力下促进人干细胞成骨分化的研究

【编辑推荐】针对太空微重力环境导致的骨质流失难题，中国科学院团队开发了基于PBVHx纳米颗粒的BMP6缓释系统（sB6/PBVHx@PLL-NPs）。通过疏水修饰和PLL包被技术，实现了BMP6的25天缓释，显著提升hBMSCs的ALP活性、钙沉积及成骨基因表达，为长期航天任务中的骨丢失防治提供了新策略。

　　

在太空探索的宏大叙事中，宇航员的骨骼健康正面临严峻挑战。微重力环境下，人体骨骼系统失去地球引力的力学刺激，导致骨吸收与骨形成的动态平衡被打破。数据显示，宇航员每月骨质流失速率高达1-2%，相当于绝经后女性一年的骨量衰减。这种"太空骨质疏松"不仅威胁任务执行，更可能造成不可逆的骨骼损伤。尽管现有疗法如双膦酸盐能抑制骨吸收，但促进新骨形成的治疗方案仍属空白。

面对这一难题，中国科学院团队将目光投向了骨形态发生蛋白6（BMP6）。作为TGF-β超家族成员，BMP6已被证实能定向诱导间充质干细胞向成骨细胞分化。然而传统递送系统存在药物突释、包封率低等问题。受3D生物打印和单细胞测序等前沿技术启发，研究团队创新性地将医用级聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯-3-羟基己酸酯)（PBVHx）与大豆卵磷脂（SL）结合，构建了具有缓释特性的纳米递送平台。

研究采用乳化-溶剂挥发法制备sB6/PBVHx@PLL-NPs，通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征显示，纳米颗粒粒径为90-200 nm，表面电位-5至-6 mV。体外释放实验证实其可持续释放BMP6超过25天。在模拟微重力条件下，该纳米系统使hBMSCs的碱性磷酸酶(ALP)活性提升2.3倍，钙结节形成增加178%，同时显著上调Runx2、OCN等成骨标志基因表达。值得注意的是，其效果与持续外源添加游离BMP6相当，但用药量减少60%。

在"Characters of sB6/PBVHx@PLL-NPs"章节，研究揭示了纳米颗粒的形态学特征和药物释放动力学。冷冻电镜显示PBVHx核壳结构完整，FTIR证实BMP6成功负载。体外释放曲线符合Higuchi模型，第21天累计释放率达82%。"Discussion"部分指出，该系统通过PLL介导的内吞作用增强细胞摄取效率，同时SL的两亲性特性解决了亲水性BMP6与疏水材料的相容性问题。

结论部分强调，该研究首次将生物可降解聚酯材料与太空医学需求相结合。sB6/PBVHx@PLL-NPs不仅为长期航天任务中的骨质流失防治提供了可行方案，其模块化设计思路还可拓展至其他生长因子的递送。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，通讯作者为Zhou Xiao-Xiang和Wei Dai-Xu，研究获得国家自然科学基金(31900950)等多项资助。这项突破标志着我国在太空生物材料领域取得重要进展，为未来深空探测的生命保障系统建设奠定了技术基础。