云克隆骨鈣素試劑盒參與開發(fā)JGM引導骨再生膜
文獻導讀
2020年11月27日，來自四川大學趙長生教授及其團隊在“Advanced functional materials”上發(fā)表了題為“A Hierarchical Janus Nanofifibrous Membrane Combining Direct Osteogenesis and Osteoimmunomodulatory Functions for Advanced Bone Regeneration”的文章。該文章設計了一種Janus引導骨再生膜可以用于骨缺損的治療。
研究介紹
引導骨再生（GBR）技術已越來越多地用作牙周或骨缺損治療的標準程序。作為GBR技術中的關鍵醫(yī)療器械，可生物降解GBR膜（GBRM）的優(yōu)勢在于無需進行二次手術就可以去除。但是，目前這類膜也存在問題。對于聚酯材料GBRM，因具有不良的細胞反應和降解產(chǎn)物，會損害膜的再生性能。對于組織膠原蛋白GBRM，因其較快的講解速度和較差的機械強度可能會導致膜塌陷，損害再生效果。Janus因其可以不對稱地調整每個面地形態(tài)結構、組成和生物活性，已被廣泛應用于設計先進的生物醫(yī)學設備。因此，作者通過有序分層的靜電紡絲技術設計并制造了Janus GBRM（JGM）。
首先，作者制備了JGM，并通過調整靜電紡絲參數(shù)，精確控制個表面的組成、結構和生物活性。負載羥基磷灰石（HAP）的無規(guī)明膠纖維(GEL)被設計為內表面，以促進成骨細胞的粘附，增殖和成骨分化。同時負載（甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨-co-2-氨基丙烯酸2-甲基丙烯酸酯鹽酸鹽）（P（DMC-AMA））的聚己內酯（PCL）納米纖維作為外層，用于抵抗上皮細胞入侵和細菌感染。兩個功能面之間，作者也構造了內部分層結構，從內表面到外表面，GEL含量逐漸減少，PCL含量逐漸增加。外層的PCL納米纖維對齊堆疊，以改善膜的阻隔功能。體外實驗顯示，內表面顯示出增強的成骨作用，同時外表面可調節(jié)上皮細胞沿對齊方向擴散并殺死接觸的細菌。經(jīng)過長期培養(yǎng)，細胞會沿著JGM表面生長，而不是滲透到膜的內部。
其次，作者評估了JGM內表面成骨、抗菌和骨免疫調節(jié)功能。結果發(fā)現(xiàn)，JFM組的細胞可以持續(xù)增殖并且細胞數(shù)量大于對照組，細胞在表面分布良好。在培養(yǎng)過程中，JGM組的細胞增殖深度隨時間不斷增加，這表明納米纖維可以支持成骨細胞向內生長。作者將膜與金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別培養(yǎng)3、6、9h，然后使用CFU計數(shù)方法評估其抗菌效率。結果表明，與JGM共培養(yǎng)的兩種細菌的存活率均隨著培養(yǎng)時間的延長而下降。JGM的外表面可刺激巨噬細胞轉變?yōu)镸2表型，從而導致抗炎細胞因子的分泌增多，促進愈合的細胞因子。在膜上培養(yǎng)hBMSC后發(fā)現(xiàn)，ALP、BMP2基因表達在JGM組中表達高。因此，JGM可以滿足屏障，成骨，抗菌和骨免疫調節(jié)功能等要求。
最后，作者使用兔顱骨缺損模型對JGM進行了評估，并選擇商業(yè)化的Bio-Gide膜進行比較。植入8周后，JGM組的缺損處有大量的再生骨，而對照組仍有明顯缺損。JGM組新形成的古銅均勻的分布在膜覆蓋處，而對照組的缺損邊緣僅在周圍產(chǎn)生少量新骨頭。并且，與Bio-Gide組相比，JGM組顯示出更好的骨修復能力。將納米纖維膜植入大鼠背部的皮膚與肌肉之間，可以觀察到JGM有良好的生物相容性和抗炎作用。
這些結果都表明，這項工作為設計多功能膜/支架提供了一個新的，并在應用前景上表現(xiàn)出巨大潛力。
