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作者：Brianna Aldrich，加州大學洛杉磯分校

來自加州大學洛杉磯分校牙科學院的生物工程師和牙醫(yī)已開發(fā)出一種新型水凝膠，與目前可用的水凝膠相比，它更具多孔性，可有效促進組織修復和再生。一旦注入小鼠模型，新的水凝膠顯示誘導天然存在的干細胞遷移，以更好地促進骨愈合。使用引入體內(nèi)的水凝膠和干細胞或昂貴的生物制劑的當前實驗應用可能帶來負面副作用。

該研究結(jié)果發(fā)表在“自然通訊”雜志上，該研究結(jié)果表明，在不久的將來，下一代水凝膠系統(tǒng)可以大大改善目前基于生物材料的治療方法，以修復骨缺損。

水凝膠是由聚合物鏈的3-D網(wǎng)絡組成的生物材料。由于網(wǎng)絡吸收水的能力及其與活組織的結(jié)構(gòu)相似性，它可用于將細胞輸送到缺陷區(qū)域以再生丟失的組織。然而，水凝膠的小孔徑限制了移植細胞的存活，它們的擴張和新的組織形成，使得這不再是再生組織的理想選擇。

在生物材料領域中流行的一種材料是天然存在的礦物粘土。粘土已成為醫(yī)療產(chǎn)品的理想添加劑，沒有任何負面影響。它已被證明是生物相容的并且容易獲得。

粘土分層結(jié)構(gòu)，表面帶負電荷。獨特的分層結(jié)構(gòu)和電荷對于研究人員來說非常重要，因為他們的水凝膠具有正電荷或相反電荷。當將水凝膠插入粘土層時，通過稱為插層化學的過程，最終結(jié)果是具有更多孔結(jié)構(gòu)的粘土增強水凝膠，其可以更好地促進骨形成。

一旦他們的粘土增強水凝膠，研究人員使用一種稱為光誘導或光的引入的過程，將他們的新生物材料變成凝膠，這將使其更容易注入他們的小鼠模型。

小鼠模型有一個不愈合的顱骨缺損，研究人員注射了他們的粘土增強水凝膠。六周后，他們發(fā)現(xiàn)該模型通過其自身發(fā)生的干細胞遷移和生長顯示出顯著的骨愈合。

“這項研究將幫助我們開發(fā)具有高孔隙度的下一代水凝膠系統(tǒng)，并可以大大改善目前的骨移植材料，”主要作者Min Lee說，他是加州大學洛杉磯分校牙科學院生物材料科學教授，也是Jonsson綜合癌癥的成員。中央。 “我們的納米復合水凝膠系統(tǒng)將用于許多應用，包括治療輸送，細胞載體和組織工程。”

使用水凝膠的活細胞和生物活性分子的可注射組合將是治療身體的不健康或受損區(qū)域而不是更具侵入性的手術的優(yōu)選醫(yī)學應用。

未來的研究計劃了解納米復合水凝膠的物理性質(zhì)如何影響細胞的遷移及其功能，以及血管的形成。

該研究的其他作者是共同第一作者，中國南方醫(yī)科大學細胞生物學助理教授  Zhong-Kai Cui; 加州大學洛杉磯分校的Benjamin Wu博士，Tara Aghaloo博士，Jessalyn Baljon 和 Soyon Kim。

該研究由（美國）國家牙科和顱面研究所，（美國）國家關節(jié)炎和肌肉骨骼和皮膚病研究所，美國國防部和MTF生物制劑研究所資助。作者沒有利益沖突。

More information: Zhong-Kai Cui et al. Microporous methacrylated glycol chitosan-montmorillonite nanocomposite hydrogel for bone tissue engineering, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-11511-3. https://www.nature.com/articles/s41467-019-11511-3

Journal information: Nature Communications

原文鏈接：https://phys.org/news/2019-08-hydrogels-bone-defects.html

聲明：本文由 Newfellow 編譯，中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準。