三维复合纳米纤维气凝胶搭载BMP-2活性肽对大鼠颅盖临界骨缺陷的修复

骨缺损的再生与修复长期以来是医学界的研究热点。理想的骨再生支架应具有以下特点: 合适的孔隙大小保证细胞能够迁移入支架内部;搭载诸如金属离子、小分子药物、骨诱导生化因子的药物来激活成骨细胞和抑制破骨细胞;促进新生血管的形成来增强骨生成。为了实现这些目标,通过选择合适多功能生物活性材料和制备方法,制成的支架可以同时具有上述特点。

近日,美国内布拉斯加大学医学中心谢敬伟研究团队翁林博士合成了一种气凝胶,应用在大鼠颅骨临界骨缺损再生, 获得良好疗效。该工作使用静电纺分别制备了聚乳酸-羟基乙酸共聚物-胶原蛋白-明胶蛋白纳米纤维和锶铜掺杂生物活性玻璃纳米纤维。两种纤维水悬浊液经过超声处理并按一定比例混合后经过冷冻干燥处理,混合溶液中被击碎的纳米纤维形成气凝胶。测试结果表明该气凝胶拥有多级丰富的、可调节的孔隙结构。该气凝胶弹性良好,在多次挤压后仍能保持形状。 气凝胶吸附七谷氨酸-BMP-2活性肽后,能在四周时间内持续释放活性肽。动物实验中,成形的气凝胶支架被手术植入直径8毫米的大鼠颅盖临界骨缺损。相对于对照组,组织切片和X射线微计算机体层摄影术(μ-CT)对再生骨体积和面积的分析表明搭载七谷氨酸-BMP-2活性肽的气凝胶组显著提高术后8周的大鼠颅骨再生。同时组织切片揭示该组的支架在8周内近乎完全降解以及再生组织的新生血管增多。这项研究展示了从二维静电纺纤维膜制备三维复合纳米纤维气凝胶的过程以及用于海绵骨再生的潜力。

相关论文作为封面文章发表在Advanced Healthcare Materials(DOI:10.1002/adhm.201870042), 并于当期Back Cover做简要介绍。