骨再生研究新发现
骨组织是人体的硬结缔组织，在个体的一生中不断重塑。骨组织具有支撑和保护作用，可以保护体内脆弱的器官。当骨缺损面积很小时，大多数骨骼可以在没有任何治疗的情况下进行自我修复。然而，当骨组织受到超出其自身修复能力的损伤时，可能会发生骨损伤。严重的骨缺损可由肿瘤切除、严重创伤、感染、先天畸形、骨形成不全、类风湿性关节炎和骨质疏松引起，需要临床干预。尽管骨损伤的发生率很高，但治疗方法的选择仍然存在争议。近期，多篇文献报道了骨修复再生相关研究，可能有助于开发新的临床骨修复干预方法。
1. 一种超级骨胶促进硬组织强粘附和增强骨再生
现有的骨组织工程策略旨在最大限度地减少手术创伤，稳定受伤区域，并建立动态的成骨微环境。重庆医科大学附属口腔医院Tao Chen团队受贻贝优异的粘接性能启发，制作了一种将聚乙烯醇、左旋多巴氨基酸和咪唑酸沸石骨架-8结合在一起，以儿茶酚-金属配位为特征的超级成骨胶(L-DPZ)[1]。L-DPZ以10MPa的最大粘合强度成功地粘合到硬组织上，远高于商业和先前报道的骨胶。稳定的硬组织粘附也使其能够牢固地粘附在脱位或断裂的牙齿、Bio-Oss(一种典型的骨移植材料)和兔股骨粉碎性骨折的拼接碎片上。体外实验证明L-DPZ水凝胶具有良好的生物相容性、稳定的降解性和体外成骨能力。此外，在兔颅骨骨缺损模型中，L-DPZ具有锚定Bio-Oss和持续成骨的能力，通过增加骨厚度和促进新骨组织的形成，达到良好的愈合效果(图1)。这些结果有望为解决粉碎性骨折固定、骨缺损重建和牙齿脱位再植等临床难题的提供帮助。
2. 具有可控生长因子释放能力的MgFe-LDH纳米片结合智能热响应水凝胶促进骨再生
尽管负载生长因子(GF)的水凝胶已被探索为修复骨缺损的极具前景的材料，但构建具有优异的性能以及可控的GF释放能力的智能水凝胶仍然具有挑战性。中国医学科学院北京协和医院复杂重症与罕见病国家重点实验室骨科Xisheng Weng团队将骨形态发生蛋白2(BMP-2)功能化的MgFe层状双氢氧化物(LDH)纳米片掺入负载有血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)的壳聚糖/丝素蛋白(CS)水凝胶中，构建了一种智能注射可热响应水凝胶(表示为CSP-LB)，其可以实现PDGF-BB的突然释放和BMP-2的持续释放，用于高效骨再生[2]。MgFe-LDH在CS水凝胶中的掺入不仅缩短了凝胶化时间，降低了溶胶-凝胶转变温度，而且提高了水凝胶的力学性能。体外实验证明CSP-LB水凝胶与CS水凝胶相比具有优异的血管生成和成骨性能(图2)。体内实验进一步证明，与CS水凝胶相比，CSP-LB水凝胶能够显著增强骨再生，骨体积和骨密度更高。这种智能热敏CSP-LB水凝胶具有优异的凝胶化能力以及血管生成和成骨特性，因此为骨缺损治疗提供了一种有前途的微创解决方案。
3. 工程感觉神经通过NGF-TrkA信号通路引导自适应骨愈合
在骨修复策略中，感觉神经支配在骨稳态过程中的上游作用被广泛低估。浙江大学医学院第二附属医院骨科Xiaohua Yu团队提出了一种神经调控方法，通过原位构建工程感觉神经(eSN)，利用SN在组织形成过程中的适应性特征，来协调骨缺损愈合[3]。从细胞外基质构建的eSN中释放的神经生长因子(NGF)有效地促进感觉神经元分化并增强降钙素基因相关肽(CGRP)分泌，从而提高主动脉内皮细胞的迁移率和骨髓间充质干细胞的成骨分化。这些eSN通过NGF-TrkA信号通路有效地驱动体内的骨化，从而大大加快临界尺寸骨缺损的愈合。更重要的是，当eSN与BMP-2结合时，它还通过CGRP依赖机制激活破骨细胞，自适应地抑制过度的骨形成和促进骨重建，从而有效地减轻了BMP-2的副作用(图3)。总之，eSN方法提供了一个有价值的途径，利用神经系统的适应性作用来优化各种临床场景下的骨稳态。
4. 干细胞膜涂层微带支架在临界大小的颅骨缺损模型中诱导骨再生
天然衍生的细胞膜在功能化纳米颗粒以增强药物递送应用的生物界面功能方面显示出巨大的前景。然而，其在功能化大孔支架在体内促进组织再生的潜力仍未被探索。斯坦福大学医学院骨科Fan Yang团队报道了间充质干细胞膜(MSCM)包被的微带(µRB)支架通过靶向免疫调节治疗临界大小的颅骨缺损[4]。研究表明，MSCM涂层可促进巨噬细胞(Mϕ)向再生表型极化，诱导CD8+ T细胞凋亡，并促进体内外调节性T细胞分化。当与低剂量的BMP-2结合时，MSCM涂层进一步加速骨再生和抑制炎症(图4)。这些结果证实了细胞膜涂层微带支架作为一种通过免疫调节治疗临界骨缺损的有前景的策略。
参考文献
[1]Hu S, Wang S, He Q, et al. A Mechanically Reinforced Super Bone Glue Makes a Leap in Hard Tissue Strong Adhesion and Augmented Bone Regeneration. Adv Sci (Weinh). 2023;10(11):e2206450. (IF-17.521)
[2]Lv Z, Hu T, Bian Y, et al. A MgFe-LDH Nanosheet-Incorporated Smart Thermo-Responsive Hydrogel with Controllable Growth Factor Releasing Capability for Bone Regeneration. Adv Mater. 2023;35(5):e2206545. (IF=32.086)
[3]Zhang Z, Wang F, Huang X, et al. Engineered Sensory Nerve Guides Self-Adaptive Bone Healing via NGF-TrkA Signaling Pathway. Adv Sci (Weinh). 2023;10(10):e2206155. (IF-17.521)
[4]Su N, Villicana C, Barati D, Freeman P, Luo Y, Yang F. Stem Cell Membrane-Coated Microribbon Scaffolds Induce Regenerative Innate and Adaptive Immune Responses in a Critical-Size Cranial Bone Defect Model. Adv Mater. 2023;35(10):e2208781. (IF=32.086)
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