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  由腫瘤、絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥、炎癥和自身免疫性疾病引起的骨質(zhì)流失被認為是臨床中的一個巨大的挑戰(zhàn)。隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，各種骨移植材料應(yīng)運而生，包括自體骨、同種異體骨和合成骨移植材料。自體骨移植被認為是修復(fù)骨缺損的金標準，但供體供應(yīng)有限、二次手術(shù)、慢性疼痛、供區(qū)并發(fā)癥等缺點嚴重限制了其臨床應(yīng)用。對于同種異體移植物，據(jù)報道它們會引起免疫排斥反應(yīng)，合成移植物材料總是缺乏成骨誘導(dǎo)特性。

  個性化醫(yī)療的概念是定制具有最佳療效和最高安全性的治療方案。所謂的自體血液衍生蛋白水凝膠，如富含血小板的血漿（PRP）、富含血小板的纖維蛋白（PRF），以及濃縮生長因子（CGF），已嘗試在實驗和臨床環(huán)境中促進骨組織再生，其提供了極好的生物相容性，并盡可能避免了不期望的副作用的發(fā)生。重要的是，患者的自體血液所衍生的蛋白水凝膠含有多種自體生長因子，這些生長因子具有非常適合個性化組織修復(fù)的類型和生理比率。其中，有多種自體生長因子在骨再生中發(fā)揮重要作用。然而，血液衍生蛋白中的生長因子對骨骼沒有特異性。隨機臨床試驗也明確表明，PRF可以顯著地促進軟組織的修復(fù)，但PRF對骨再生的影響尚不明確。

  長期以來，細胞的物理微環(huán)境一直被認為是生長和發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器。最近研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)的剛性已被證明對干細胞的命運具有決定性影響，而較硬的基質(zhì)可以促進細胞的成骨分化，這就是剛性較低的PRF等材料對成骨細胞分化和骨再生的治療效果不理想的原因。此外，骨再生的一個指導(dǎo)原則是使用機械屏障將骨缺損與周圍軟組織分離，并為骨細胞遷移創(chuàng)造足夠的空間。此外，骨再生是損傷后的一個持續(xù)的過程。PRF對骨再生的不明確的影響也可能歸因于PRF的快速降解和生長因子的快速釋放。因此，目前迫切需要開發(fā)具有剛性高且可以持續(xù)釋放生長因子的新型PRF蛋白水凝膠，用于高效的骨再生。

  近日，吉林大學(xué)周延民/張俊虎等人報道了一種強化型血液衍生的蛋白水凝膠（PDA@SiO₂-PRF），其可以通過生物物理/化學(xué)微環(huán)境雙重調(diào)控用于高效個性化骨再生。該水凝膠是由PRF，聚多巴胺，以及二氧化硅納米纖維所組成。從物理微環(huán)境的角度來看，PDA@SiO₂-PRF具有較高的剛度，能夠在骨缺損處維持骨再生的空間。特別地，具有強化結(jié)構(gòu)的PDA@SiO₂-PRF可以提供骨細胞外基質(zhì)（ECM）樣功能，通過Yes相關(guān)蛋白（YAP）信號通路刺激成骨細胞分化。從化學(xué)微環(huán)境的角度來看，PDA@SiO₂-PRF中的聚多巴胺組分可以有效阻礙PRF的快速降解，以持續(xù)的方式釋放自體生長因子，提供持久的成骨能力。本研究通過調(diào)控生物物理化學(xué)微環(huán)境來實現(xiàn)增強的成骨功效，從而為個性化骨再生提供了一種雙重策略。相關(guān)成果以標題為Reinforced Blood-Derived Protein Hydrogels Enable Dual-Level Regulation of Bio-Physiochemical Microenvironments for Personalized Bone Regeneration with Remarkable Enhanced Efficacy發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Nano Letters》上。論文的通訊作者為吉林大學(xué)口腔醫(yī)院周延民教授，李道偉副教授，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院張俊虎教授，以及中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所助理研究員王歡博士。 

圖1：強化型PRF水凝膠的合成與表征。

圖2：強化型PRF水凝膠對骨髓間充質(zhì)干細胞分化和增殖的影響。 

圖3：強化型PRF水凝膠促進骨髓間充質(zhì)干細胞的黏附以及YAP信號通路的活化。 

  論文信息：Reinforced Blood-Derived Protein Hydrogels Enable Dual-Level Regulation of Bio-Physiochemical Microenvironments for Personalized Bone Regeneration with Remarkable Enhanced Efficacy. Nano Lett. 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00057

  相關(guān)鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00057

作者介紹

周延民教授：吉林大學(xué)口腔醫(yī)院一級主任醫(yī)師，二級教授，博士研究生導(dǎo)師。國際牙醫(yī)學(xué)院院士（fellow）；世界牙科會議組織（FDI）委員會委員；國際口腔種植學(xué)會（ITI）中國分會fellow；International College of Prosthodontists（ICP）委員；泛太平洋口腔種植協(xié)會委員；中華口腔醫(yī)學(xué)會副會長；中華口腔醫(yī)學(xué)會第四屆、第五屆、第七屆口腔種植專業(yè)委員會副主任委員；中華口腔醫(yī)學(xué)會第七屆修復(fù)專委會副主任委員；中國醫(yī)師協(xié)會口腔醫(yī)師分會副會長；中國醫(yī)院管理協(xié)會口腔醫(yī)院分會副會長；中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)療鑒定專家?guī)斐蓡T；吉林省口腔醫(yī)學(xué)會會長；吉林省種植專業(yè)委員會主任委員。從事口腔傳統(tǒng)修復(fù)及種植修復(fù)工作30余年，擅長并開展各類種植相關(guān)新技術(shù)新療法，包括無牙頜種植修復(fù)、前牙美學(xué)種植修復(fù)、數(shù)字化種植修復(fù)、上頜竇內(nèi)外提升術(shù)、下牙槽神經(jīng)移位術(shù)、牽張成骨術(shù)、即刻種植即刻修復(fù)術(shù)、onlay植骨術(shù)、自體骨/異體骨移植技術(shù)、引導(dǎo)骨再生技術(shù)、PRF組織增量、“PESS”術(shù)等國際先進種植技術(shù)。擴大了種植修復(fù)的適應(yīng)癥，提高了醫(yī)療質(zhì)量和種植修復(fù)的成功率，為廣大患者帶來了福音。創(chuàng)建東北地區(qū)第一個專業(yè)化的口腔種植中心，將PRF基礎(chǔ)研究進行臨床轉(zhuǎn)化，提出多項創(chuàng)新臨床術(shù)式，多次榮獲醫(yī)療成果獎。公開發(fā)表論文370篇，其中SCI 80余篇。