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受自然启发:具有骨再生功能的多功能纳米粘土-有机水凝胶 骨密封剂的简易设计

       骨修复是一个复杂的过程,涉及成骨干细胞、细胞外基质和骨诱导因子的复杂相互作用,同时会受到细菌毒素和氧化应激的影响。从临床和社会经济角度来看,骨折和骨缺损的治疗是一个重大挑战。自体骨或异体骨的局限性刺激了许多不同骨替代品的发展。理想的骨替代材料应具有促进骨缺损愈合的适当性能,如生物相容性、骨传导性、骨诱导性、机械完整性、易用性和经济性。受生物矿化作用的启发,生物和合成有机-无机复合材料如纳米粘土复合材料已被研究为生物粘附剂、组织工程支架的合适候选物,希望革新骨移植替代品。尽管每种复合材料在其特定的用途上都显示出有益的效果,但没有一种复合材料能够满足骨再生的所有要求。
       在近期一篇发表于《
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》文章中,美国加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles)研究人员受植物源性植物化学物质和骨细胞外基质的无机-有机类似物性质的启发,设计了一种将骨再生的多种物理化学线索整合到一个单一系统中的纳米粘土-有机水凝胶骨密封剂(NoBS)材料。其中,植物化学修饰的有机壳聚糖和富含二氧化硅的无机纳米粘土的组装是一种具有高度生物相容性和骨传导性的细胞外基质模拟物。经修饰的植物化学物质具有一定的杀菌和抗氧化活性,并作为凝胶的分子间网络前体,具有可注射和自我愈合的能力。此外,NoBS通过调节Wnt/b-catenin通路的纳米粘土介导的诱导成骨作用,以及增加成骨诱导信号,从而在未愈合的颅骨缺损中实现骨再生。该研究设计的骨密封剂(NoBS)具有自愈性、抗菌和抗氧化活性、成骨诱导性和可控的药物输送,可实现强劲的骨再生。
这种受天然材料启发的具有多功能特性的集成骨移植替代物的工程化可能为创造最佳骨愈合的微环境提供一条有效途径,为骨组织工程和再生医学的新治疗方法提供最佳的骨替代材料。(来源:QYIM & AMSC YQ NIU编报)


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