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一作介紹

張顯著，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院特聘研究員，碩士研究生導(dǎo)師。2018年至2022年在浙江大學(xué)歐陽(yáng)宏偉教授課題組從事博士后研究，主要課題為骨損傷再生過(guò)程中關(guān)鍵干細(xì)胞亞群的鑒定與再生機(jī)制研究。長(zhǎng)期從事基于生物活性成分及干細(xì)胞的骨、軟骨組織工程方面的研究。已在NatureCommunications、Biomaterials、Advanced Healthcare Materials、Acta biomateralia、ACS AppliedMaterials·&-Interfaces、Joural-of-Orthopaedic Translation等SCI期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文24篇，累計(jì)被引用次數(shù)超過(guò)1179次，H指數(shù)13。

摘要

關(guān)節(jié)軟骨損傷是全世界最常見(jiàn)的關(guān)節(jié)疾病之一，然而，部分厚度軟骨缺損在臨床環(huán)境中仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。微?？梢詾榧?xì)胞遷移和增殖提供更多空間，從而促進(jìn)細(xì)胞浸潤(rùn)和組織再生。因此，治療部分厚度缺損的理想策略和精確技術(shù)是開(kāi)發(fā)一步式、即用型粘合劑微粒，這些微?？梢灾苯诱掣皆跐耜P(guān)節(jié)軟骨表面并重新填充不規(guī)則和殘缺的缺損。小分子N-(2-氨乙基)-4-[4-(羥甲基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基]-丁酰胺（NB）具有光觸發(fā)基團(tuán)變化的特性，可用于組織粘合劑。浙江大學(xué)歐陽(yáng)宏偉團(tuán)隊(duì)制備了一種即用型 NB 修飾絲素蛋白微粒懸浮液，以粘附在關(guān)節(jié)表面（稱為JS-Paint）。該研究以題為“Tissue-Adhesive Paint of Silk Microparticles for Articular Surface Cartilage Regeneration”的論文發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

研究?jī)?nèi)容

1、JS-Paint的制備和表征

使用NB修飾的絲素蛋白微粒（SFMs）制備了組織粘附劑JS-Paint。傅立葉變換紅外光譜證實(shí)，NB已成功接枝在SFM上。SFM和JS-Paint的平均直徑為100-150 μm。

圖1 JS-Paint的制備方法 

圖2 SFM 和 JS-Paint的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表征

2、JS-Paint對(duì)軟骨的附著力

觀察到均勻分布在軟骨-JS-Paint 組表面的額外微粒多孔層。橫截面的熒光圖像顯示軟骨-JS-Paint組上有明顯的附加藍(lán)色熒光層。這些結(jié)果表明，JS-Paint可以成功地粘附在軟骨表面。

圖3 JS-Paint的軟骨粘附性能

3、JS-Paint 增強(qiáng)細(xì)胞附著、增殖和遷移

細(xì)胞接種后 1 天，許多細(xì)胞均勻分布在 LAP-JS-Paint 表面上（圖 4a）。LAP-JS-Paint 表面也顯示出生物相容性和無(wú)毒性。在體外部分厚度缺陷模型中用JS-Paint（Defect-JS-Paint）進(jìn)一步評(píng)估了軟骨缺損（Defect）和軟骨缺損處的細(xì)胞附著特性。結(jié)果表明軟骨表面的JS-Paint可以大大改善細(xì)胞附著（圖5b），且具有良好的細(xì)胞遷移特性（圖5d）。

圖4 JS-Paint 評(píng)估的細(xì)胞附著、活力和增殖

圖5 增強(qiáng)了 Defect-JS-Paint的單元格附著和JS-Paint的單元遷移特性

4、兔子模型部分厚度缺損的軟骨修復(fù)

在兔子模型的髕股溝上產(chǎn)生了部分厚度缺陷。分散的缺陷區(qū)域完全涂覆JS-Paint;未處理的部分厚度缺陷用作對(duì)照組（圖6b）。手術(shù)6周后，JS-Paint處理組（Defect-JS-Paint）表面光滑，而對(duì)照缺陷組（Defect）的表面仍然比較粗糙（圖6b）。國(guó)際軟骨修復(fù)學(xué)會(huì)（ICRS）對(duì)Defect-JS-Paint組的宏觀評(píng)分（7.47±1.18）顯著高于缺損組（3.87±0.90）。組織學(xué)表明在修復(fù)過(guò)程中，Defect-JS-Paint組發(fā)生了明顯的軟骨再生。

圖6 體內(nèi)軟骨再生的評(píng)估

圖7 部分厚度軟骨缺損模型的組織學(xué)分析

結(jié)論

該研究開(kāi)發(fā)了新型的即用型組織粘合劑JS-Paint，它粘附在軟骨表面，增強(qiáng)了部分厚度軟骨缺損的修復(fù)和再生。JS-Paint 由絲素蛋白顆粒制成，可在軟骨表面形成具有生物活性的柔性多孔環(huán)境。絲素蛋白微粒是這種自下而上技術(shù)的基石，還可以遞送細(xì)胞、生化因子和基因，以提高軟骨組織工程的效率?？偠灾@種新穎的即用型 JS-Paint 為未來(lái)早期和中期骨關(guān)節(jié)炎的治療提供了一種革命性的方法。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.0c01776