多功能介孔生物活性玻璃用于組織工程研究獲系列進展

　　骨、軟骨及牙周缺損修復是目前臨床上面臨的最具有挑戰性的問題之一，雖然組織工程方法為解決這類問題提供了新方法，但是傳統的組織工程支架材料因結構與功能單一，在組織工程應用中仍然存在諸多問題。中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員常江與吳成鐵帶領的研究小組在過去三年中，通過與昆士蘭科技大學和浙江大學合作，在多功能介孔生物活性玻璃組織工程支架的設計、制備與應用中取得了系列重要研究進展。最近，該研究小組成功制備了含Li的介孔生物活性玻璃支架，并與浙江大學合作研究了其在關節缺損修復中的作用，發現該類材料不僅能夠促進關節軟骨下骨的修復，同時還能夠促進關節軟骨缺損的愈合與再生，充分體現了該類材料修復骨-軟骨的雙向功能特性，相關的研究機理涉及該類材料不僅活化了骨髓基質干細胞的Wnt/β-catenin信號通路，而且激活了軟骨細胞的自噬功能(圖1)。目前該研究成果被Advanced Functional Materials接收。該類材料不僅能夠用于骨-軟骨修復，同時還能夠顯著地誘導牙周膜干細胞的成骨成牙分化，有望用于牙周缺損修復與再生。(Biomaterials. 2012; 33:6370-9)

　　介孔生物活性玻璃支架不僅能夠促進骨的修復，還能夠誘導干細胞成血管化。該小組通過引入誘導低氧壓(HIF)的營養元素，促進了干細胞的VEGF分泌與基因表達，提高的成血管化潛力，相關結果陸續發表在Biomaterials期刊上。(Biomaterials. 2013;34(2):422-33. Biomaterials. 2012;33(7):2076-85.) (圖2)

　　介孔生物玻璃不僅具有成骨促進性能，而且含有有序結構的納米介孔孔道結構。該研究團隊利用介孔生物活性玻璃的這些特點，成功地將不同功能性藥物裝載進入介孔生物玻璃支架的介孔孔道中，通過藥物的緩慢釋放與支架本身的活性組成協同促進干細胞的成骨、成血管化分化。通過此類研究，將藥物傳輸巧妙地運用到組織工程應用中去，賦予了組織工程支架的多功能性。相關結果發表于Biomaterials, Acta Biomater和J Mater Chem B 。(Biomaterials 2011;32(29):7068-78. Biomaterials. 2013;34:422-33. Acta Biomater. 2013;9:9159-68. J. Mater. Chem. B, 2013;1 :2710-2718)

　　上述研究成果近兩年的發表論文已被引用250余次，受到了國際同行的好評。該研究得到了中組部青年千人計劃與上海市浦江人才計劃等基金支持。

圖1. 介孔生物活性玻璃支架智能地修復了軟骨及軟骨下骨

圖2. 低氧壓模擬的介孔生物活性玻璃(hypoxia-mimicking MBG)支架促進了干細胞成血管化因子的分泌