构建更好的骨移植物：激活骨细胞中两种主要胶原受体的纳米纤维支架

每年，全球约有220万例骨移植手术，其中最重要的是自体骨移植，即使用患者自己的骨进行牙齿植入，并修复和重建口腔、面部和颅骨的部分

鉴于自体骨移植的缺点，包括需要额外的手术、更长的恢复时间、并发症风险和大量骨骼的可用性，密歇根大学牙科学院的一个研究小组正在成功地在实验室中构建更好的骨移植物。

牙科教授Peter Ma说，研究人员已经创造了一种制造具有胶原样纳米结构、微米级孔和自然形状的骨支架的技术，他们已经实现了一项“令人兴奋的改进”，通过改善细胞-基质相互作用来再生骨

这一最新发现对需要修复大量骨骼的患者特别有益，它源于马实验室和Franceschi实验室之间的合作。该团队申请了含肽共聚物、纳米纤维和用于骨骼的可植入和可注射3D支架的美国和国际专利，以及其他可以带来许多好处的相关组织再生

“有一个可预测的材料来源来再生骨骼意味着更可靠的程序，”马说。“最重要的是，我们可以在不引入外源细胞的情况下再生组织，这可能会通过引发免疫反应使治疗复杂化。令人兴奋的结果是，我们的新方法可以再生的骨骼比没有纳米纤维上特殊肽的支架多约八倍。”研究人员说，在全球200多万例骨移植手术中，有50万例在美国进行，总成本约为50亿美元

除了自体移植，该团队的新移植程序将取代其他方法：使用供体组织的同种异体移植和使用动物组织的异种移植。两者都可能带来感染和缺乏可用性等风险

马和他的同事在《生物活性材料》的一项研究中描述了这项新技术背后的科学，他们说这种新方法有很多好处

“我们发明的是可生物降解的聚合物模板，其中纳米纤维上含有肽，就像打开新大门的钥匙，从受体自身细胞中释放出锁定的骨再生潜力。在预先设计的3D骨组织再生后，材料会降解并消失，而不会出现潜在的长期并发症，”马说，他也是密歇根大学工程与医学院的教授

“我们对我们所取得的发现感到非常兴奋。我们相信我们所创造的东西可以为数百万需要骨移植的人改变骨移植。”

研究合著者包括：周同庆、拉斐尔·卡瓦坎特、葛春熙和雷尼·弗兰切斯基，他们都是密歇根大学牙科学院的学生 More information: Tongqing Zhou et al, Synthetic helical peptides on nanofibers to activate cell-surface receptors and synergistically enhance critical-sized bone defect regeneration, Bioactive Materials (2024). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.017

Journal information: Bioactive Materials