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  首都醫(yī)科大學江青松教授，第四軍醫(yī)大學楊國棟教授，四川大學郭俊凌教授聯(lián)合國際團隊（哈佛大學醫(yī)學院、墨爾本大學、大阪醫(yī)科大學）：利用層層自組裝LbL技術，將siRNA-CTSK修飾的納米金粒子通過生物基高分子材料組裝到鈦植體表面，構建分級納米結構涂層，該圖層能夠緩釋siRNA-CTSK至種植體周圍單核細胞，抑制其破骨分化，同時改變細胞分泌特征，協(xié)同促進鈦植體周圍骨骼和血管組織再生。

  種植體植入治療是臨床骨損傷修復和口腔牙缺失最常見的治療方式。骨-種植體結合能力減弱，成為骨質疏松等患者種植體治療效果不佳的主要制約因素。需要理想的細胞和基因靶點，并進行高效、特異的靶向遞送是解決上述問題的關鍵。

  研究團隊首先將多功能靶向作用的siRNA偶聯(lián)到納米金粒子表面，然后將上述修飾的納米金顆�？梢酝ㄟ^層層組裝LbL技術，包裹在鈦植體表面，從而構建了多級納米結構涂層（圖1）。該組裝技術基于全生物基構建材料，實現(xiàn)了高度生物相容性。通過進一步體內外實驗證實，該多層級納米涂層能夠將siRNA修飾的納米金顆粒高效、特異地緩釋到種植體周圍的單核細胞。

圖1. 基于高生物相容性自組裝涂層的siRNA-納米顆粒形成分級納米結構種植體涂層

  在接下來的實驗中，研究人員根據(jù)Cathepsin K（CTSK）生物學功能及其在破骨細胞及破骨前體細胞中特異性表達的特點，選取CTSK為分子干預靶點，通過上述層層自組裝納米圖層技術將siRNA-CTSK金顆粒負載于種植體表面。在此基礎上，利用卵巢切除(OVX)大鼠等動物模型，證實了課題組創(chuàng)建的納米圖層能夠有效干預種植體周圍破骨（前體）細胞CTSK表達，改變細胞旁分泌組分，進而協(xié)同促進血管再生和骨再生（圖2）。

圖2. 納米涂層鈦植入物對骨質疏松大鼠模型的體內綜合治療

  區(qū)別于傳統(tǒng)之間增強間充質細胞成骨功能或抑制破骨細胞的破骨功能，本研究以破骨細胞及其前體細胞的分泌功能為靶點；此外，本研究通過在種植體表面進行納米顆粒圖層改構，實現(xiàn)局部高效、特異地靶向遞送，避免了系統(tǒng)性的毒副作用。上述研究靶點和遞藥策略的創(chuàng)新，為再生醫(yī)學的發(fā)展提供了一個新思路。

  首都醫(yī)科大學邢鶴琳為文章的第一作者，山西醫(yī)科大學王興為文章的共同第一作者，首都醫(yī)科大學江青松教授，第四軍醫(yī)大學楊國棟教授，四川大學郭俊凌教授為文章的共同通訊作者。特別感謝國家自然科學基金、國家“千人計劃”青年項目、四川大學“雙一流”項目基金等給予的資助和支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119784

課題組簡介：

  四川大學郭俊凌教授：國家特聘青年專家，四川大學“雙百人才”海外高層次引進特聘教授，博士生導師，墨爾本大學化學與分子生物學博士。曾任職于美國哈佛大學Wyss仿生工程研究中心特聘研究員。于墨爾本大學國際著名材料化學家Frank Caruso教授（英國皇家科學院院士，澳大利亞科學院、工程院雙院院士）課題組獲博士學位。哈佛大學期間于Samir Mitragotri教授（美國工程院、美國醫(yī)學院雙院院士）課題組開展研究。依托四川大學國家“雙一流”重點建設學科，課題組構建了生物質先進材料與納米界面研究中心（BMI Center）。研究方向主要涉及“金屬多酚網(wǎng)絡MPNs”先進材料的研究與工程應用、皮膠原生物質轉化利用、生物質界面前沿科學的研究和應用開發(fā)，致力于環(huán)境科學與工程、先進生物醫(yī)學工程等前沿領域的基礎及工程研究。近年來，BMI相關研究在Science《科學》、Nature Nanotechnology《自然-納米技術》、Energy & Environmental Sciences《能源與環(huán)境工程》、Angewandte Chemie《德國應用化學》等國際頂級期刊上發(fā)表，并被多家國際著名新聞媒體報道，包括EurekAlert!、Harvard Gazette、ChemViews Magazine、Phy.org、德國之音等，同時多項突破性研究也被F1000評為領域重大研究，被Nature Nanotechnology、Nature Biotechnology、Nano Today等學科頂級雜志選為特別專題與研究熱點。四川大學生物質先進材料與納米界面研究中心網(wǎng)址：https://www.nanobiomass.com/。

  第四軍醫(yī)大學楊國棟教授：第四軍醫(yī)大學特聘研究員，空軍高層次人才，碩士生導師。主要從事基因表達調控及靶向干預策略研究，先后主持國家自然科學基金3項、陜西省自然科學基金1項。在尋找疾病相關RNA代謝異常的藥物靶標、優(yōu)化核酸藥物的加載與緩釋系統(tǒng)、創(chuàng)建基因藥物靶向遞送策略和療效評價等方面，取得系列進展。獲國家發(fā)明專利2項，以第一或通訊作者在Gastroenterology、Nano Letters、Biomaterials、Theranostics、J Controlled Release、Mol Ther-Nucl Acids等國際知名雜志發(fā)表SCI收錄論文30余篇。

  首都醫(yī)科大學江青松教授：主任醫(yī)師，教授，博士研究生導師。中華口腔醫(yī)學會第七屆口腔修復學專業(yè)委員會副主任委員。2006-2008 年負責完成北京市自然科學基金課題《咬合支持喪失對老年人認知功能影響的初步研究》，2008-2012年負責完成國家自然科學基金課題《咬合支持喪失對認知功能損害發(fā)生發(fā)展的影響及干預研究》，2014-2017年負責完成國家自然科學基金面上項目《咬合支持喪失對伴有慢性腦缺血的認知功能損害的影響及機制研究》，2018年負責國家自然科學基金面上項目《咬合支持喪失通過膠質細胞網(wǎng)促進認知神經(jīng)元退變的作用機制研究》。以第一作者和通訊作者在口腔領域和相關醫(yī)學領域雜志Archives of Oral Biology、J Adhes Dent.、Behav Brain Res、Mol Biol Rep等發(fā)表多篇論文。