中國粉體網(wǎng)訊 近期，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員常江和吳成鐵帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊在國際學(xué)術(shù)期刊Materials Today 與ActaBiomaterialia 分別發(fā)表綜述論文。
生物陶瓷釋放的活性離子和表面微納米形貌作用于干細(xì)胞微環(huán)境
眾所周知，生物陶瓷主要用于人體硬組織的修復(fù)與替換。然而近年來，越來越多的證據(jù)表明生物陶瓷具有調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化和調(diào)節(jié)干細(xì)胞與組織特異性細(xì)胞（包括軟組織細(xì)胞）相互作用的生物活性，也就是說生物陶瓷不僅能用于硬組織修復(fù)，在軟組織組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有巨大的發(fā)展?jié)摿�。與以往綜述主要關(guān)注生物陶瓷的制備、特性及用于硬組織修復(fù)不同，發(fā)表在Materials Today上的綜述論文主要關(guān)注細(xì)胞與生物陶瓷之間的相互作用及相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制，特別是生物陶瓷的化學(xué)和結(jié)構(gòu)信號對于干細(xì)胞微環(huán)境的影響，以及對硬組織和軟組織的修復(fù)。該綜述介紹了生物陶瓷釋放的不同的生物活性離子對干細(xì)胞微環(huán)境和組織再生具有組合或協(xié)同作用，這將有助于設(shè)計具有多種組織修復(fù)功能的生物陶瓷�；诤线m濃度的生物活性離子和特定的陶瓷表面微納米形貌均能刺激干細(xì)胞分化和組織再生，首先提出了“基于生物陶瓷的化學(xué)和結(jié)構(gòu)信號產(chǎn)生的生物學(xué)功能及相關(guān)作用機(jī)制對生物陶瓷進(jìn)行設(shè)計，也就是通過精確控制生物陶瓷成分和結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對于促進(jìn)組織再生最佳的生物陶瓷”的理念。最后，對于生物陶瓷的組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，干細(xì)胞微環(huán)境的復(fù)雜性以及兩者之間復(fù)雜的相互作用，提出了基于“生物材料系統(tǒng)生物學(xué)（biomaterials system biology）”可能是生物陶瓷未來發(fā)展的最重要的方法之一（Materials Today, 2018, https://doi.org/10.1016/j.mattod.2018.07.016）。
基于化學(xué)和結(jié)構(gòu)信號對生物陶瓷進(jìn)行設(shè)計并應(yīng)用于硬組織、軟組織修復(fù)
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊進(jìn)一步將生物陶瓷通過3D打印方式制備成仿生人體結(jié)構(gòu)的多孔復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并將其組織修復(fù)拓展到腫瘤治療。由于交通事故、衰老、骨腫瘤等引起的骨組織缺損給人類健康和生活質(zhì)量帶來了巨大的危害。因此，許多研究關(guān)注于骨組織缺損修復(fù)材料的制備及設(shè)計。3D打印技術(shù)以其快速、精確、可控、個性化的制作工藝在骨組織工程中得到廣泛應(yīng)用，制備的三維支架提供了有利于細(xì)胞粘附和增殖的三維環(huán)境。傳統(tǒng)的3D打印生物陶瓷支架主要用于骨組織再生，而此篇綜述著重介紹了具有腫瘤治療和骨再生功能的3D打印生物陶瓷支架的最新進(jìn)展。這種功能性生物陶瓷支架在修復(fù)手術(shù)引起的骨缺損和殺滅可能殘留的腫瘤細(xì)胞方面具有巨大的潛力，可達(dá)到骨腫瘤治療的目的。該綜述闡述了3D打印生物陶瓷支架的組成和結(jié)構(gòu)(宏觀、微觀和納米尺度)及其對力學(xué)、降解、滲透性和生物性能的影響。此外，還概述了3D打印生物陶瓷支架從骨組織再生到骨腫瘤治療的發(fā)展趨勢（ActaBiomaterialia,2018, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.08.026）。
3D打印兼具骨修復(fù)與腫瘤治療的生物陶瓷支架
相關(guān)研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院先導(dǎo)計劃、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研發(fā)計劃與上海市國際合作項目等的資助和支持。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
