生物活性材料在骨缺损修复中的研究进展

2020-05-07   作者:南方医科大学基础医学院细胞生物学教研室 崔忠凯 点击量:7 我要说

骨骼疾病严重影响健康寿命,其中创伤、肿瘤切除等因素往往引起大块骨缺损。自体骨移植是临床骨缺损重建的金标准,但其来源有限,因此,大块骨缺损的修复仍是目前临床治疗的难题之一。为解决这一难题,南方医科大学基础医学院细胞生物学教研室崔忠凯进行了一系列的研究,其成果还荣获COA2019骨科基础青年研究奖的三等奖。

对于大块骨缺损的修复,可注射水凝胶能够填补不规则形状缺损,促进原位组织再生。南方医科大学基础医学院细胞生物学教研室团队通过引入层状结构的蒙脱土,通过简单的插层化学,成功地制备了一种具有网络微孔结构的可注射水凝胶。纳米层状结构蒙脱土的引入增加了水凝胶的机械强度,延缓了水凝胶的降解速度。

这种新型水凝胶在体外能促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和诱导分化。在小鼠颅骨缺损模型体内的实验中,突破了传统组织工程学的概念,实现了在无生长因子、无外源细胞的条件下,通过招募自体细胞对骨缺损进行修复。与商业化的Collagen Sponge和Demineralized Bone Matrix相比,新型蒙脱土水凝胶固有骨诱导性能的生物活性材料,取得了良好的修复效果。(Nature Communications,2019,10,3523.)

首次研发制备了固有骨诱导性能的甾醇脂质体(Sterosomes)。药物载体促进骨修复的研究取得了一定的突破。经过多年的研究,拓展了物理化学的基本理论,明确了单链双亲小分子和高含量的甾醇分子自主装成液态有序态双分子层的前提条件。在理论指导下,根据骨再生修复的需求,设计研发了固有骨诱导性能的甾醇脂质体,通过调控Hedgehog信号通路,诱导间充质干细胞成骨分化,促进骨再生。该研究实现了载体材料本身具有治疗性的功能。(ACS Nano,2017,11,8055-8063.)

发表的相关论文:

1. Zhong-Kai Cui#,*, Soyon Kim#,Jessalyn J. Baljon, Benjamin M. Wu, Tara Aghaloo, Min Lee*, Microporous methacrylated glycol chitosan-montmorillonite nanocomposite hydrogel for bone tissue engineering. Nature Communications, 2019, 10, 3523. (IF 11.878)

2. Wen Liu#, Zhenyu Wang#, Jun Yang, Yongkui Wang, Kai Li, Bin Huang, Bo Yan, Ting Wang, Mangmang Li, Zhipeng Zou, Jian Yang, Guozhi Xiao, Zhong-Kai Cui*, Anling Liu*, Xiaochun Bai*, Osteocyte TSC1 promotes sclerostin secretion to restrain osteogenesis in mice. Open Biology, 2019, 9, 180262. (IF 3.890)

3. Wenchong Zou#, Mingqiang Lai#,Yue Zhang, Lei Zheng, Zhe Xing, Ting Li, Zhipeng Zou, Qiancheng Song, Xiaoyang Zhao, Laixin Xia, Jian Yang, Anling Liu, Han Zhang, Zhong-Kai Cui*,Yu Jiang*, Xiaochun Bai*, Exosome release is regulated by mTORC1. Advanced Science, 2019, 6, 1801313. (IF 15.804)

4. Hongdong Chen, Yeyang Wang, Huaiqian Dai, Xinggui Tian, Zhong-Kai Cui*, Zhenguo Chen, Le Hu, Qiancheng Song, Anling Liu, Zhiyong Zhang, Guozhi Xiao, Jian Yang, Yu Jiang, Xiaochun Bai*, Bone and plasma citrate is reduced in osteoporosis. Bone, 2018, 114, 189-197. (IF 4.360)

5. Zhong-Kai Cui, Jessalyn J. Baljon, Soyon Kim, MahmoudrezaDoroudgar, Michel Lafleur, Benjamin M. Wu, Tara Aghaloo, Min Lee*, Design and characterization of a therapeutic non-phospholipid liposomal nanocarrier with osteoinductive characteristics to promote bone formation. ACS Nano, 2017, 11, 8055-8063. (IF 13.709)

6. Zhong-Kai Cui, Justin A. Sun, Jessalyn J. Baljon, Jiabing Fan, Soyon Kim, Benjamin M. Wu, Tara Aghaloo, Min Lee*, Simultaneous delivery of siRNA and hydrophobic small molecules using Sterosomes to direct mesenchymal stem cell differentiation for bone repair. Acta Biomaterialia, 2017, 58, 214-224. (IF 6.383)

7. Zhong-Kai Cui, Jiabing Fan, Soyon Kim, Olga Bezouglaia, Armita Fartash, Benjamin M. Wu, Tara Aghaloo, Min Lee*, Delivery of siRNA via cationic Sterosomes to enhance osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells. Journal of Controlled Release, 2015, 217, 42-52. (IF 7.441)

作者简介:

崔忠凯,南方医科大学基础医学院细胞生物学教研室教授,独立PI。

2004.09-2008.06在天津大学完成本科学习后,获得加拿大蒙特利尔大学直接攻读博士学位的资格,4年时间获得博士学位后,在美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)完成博士后训练。2018年3月作为高层次人才被引进南方医科大学工作。

主要从事骨生物活性材料、骨生物学、干细胞与再生医学方向的研究。截至目前在Nature Communications, Advanced Science, ACS Nano, Journal of Controlled Release等高水平期刊发表SCI论文44篇。其中以第一/通讯作者发表18篇。主持国家、省市自然科学基金5项,在研经费270万,申请国家发明专利4项。任2015年国际组织工程与再生医学学会(TERMIS)——组织工程中非病毒基因载体分会联合主席,国家自然科学基金函评专家,广东省、广州市科技专家。国际华人骨科研究协会和中国细胞生物学学会终身会员。担任Advanced Science, ACS Nano,Biomaterials, NPG Asia Materials,Theranostics等杂志的特约审稿人。《南方医科大学学报》特约编委,参编国家卫生健康委员会“十三五”规划教材。

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