客戶論文發(fā)表 | 聚多巴胺修飾的前顆粒蛋白負(fù)載絲素殼聚糖支架通過激活PI3K/Akt通路促進(jìn)骨再生
文獻(xiàn)信息

福建省口腔疾病重點實驗室&福建大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)重點實驗室、福建醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)院口腔種植科，福建醫(yī)科大學(xué)口腔頜面種植研究中心團(tuán)隊的研究成果“Progranulin-loaded silk fibroin/chitosan scaffold with polydopamine modification promotes bone regeneration via PI3K/Akt pathway activation”（聚多巴胺修飾的前顆粒蛋白負(fù)載絲素/殼聚糖支架通過激活PI3K/Akt通路促進(jìn)骨再生）在學(xué)術(shù)期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（IF：8.7）上發(fā)表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的大鼠顱骨缺損模型圖像和定量分析結(jié)果。

該論文的通訊作者為吳東教授，第一作者為寧文燦老師。

文獻(xiàn)摘要
現(xiàn)有的骨組織工程支架材料生物相容性差，成骨活性低，骨缺損修復(fù)仍是臨床上的一大難題。本研究將絲素/殼聚糖（SF/CS）的機械穩(wěn)定性、聚多巴胺（PDA）介導(dǎo)的表面改性和顆粒前體蛋白（PGRN）的緩釋結(jié)合起來，開發(fā)了一種多功能的骨組織工程支架材料。這種協(xié)同設(shè)計整合了結(jié)構(gòu)支持、顯著增強表面生物活性和長期生化刺激。體外實驗表明，SF/CS-PDA@PGRN支架能改善rBMSC的粘附、增殖和成骨分化。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析和途徑抑制表明，其骨誘導(dǎo)作用至少部分是通過激活PI3K/Akt途徑介導(dǎo)的。體內(nèi)實驗表明，在大鼠顱骨缺損模型中的植入證實了穩(wěn)健的新骨形成和重塑�？偟膩碚f，這些結(jié)果突出了支架的多功能設(shè)計-機械完整性，生物表面活性和控制釋放，同時也證明了分子調(diào)節(jié)和動物水平骨再生之間的明確機制聯(lián)系。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了SF/CS-PDA@PGRN支架作為骨組織工程的創(chuàng)新策略的轉(zhuǎn)化潛力。

實驗方法
支架材料的體內(nèi)骨再生實驗
購買共48只雄性SD大鼠（4周齡）。將大鼠隨機分為對照組、SF/CS組、SF/CSPDA組和SF/CS-PDA@PGRN組（n = 6）。腹腔注射戊巴比妥鈉麻醉大鼠后，在頭皮中線切開。在頂骨中線處鉆出直徑5 mm的全層顱骨缺損，在無菌條件下，用環(huán)鉆以800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速在大鼠前筋膜后2 mm和矢狀縫外側(cè)1 mm處植入支架，并持續(xù)灌注無菌鹽水以防止過熱。所有操作均在無菌條件下進(jìn)行，縫合傷口，碘伏消毒，未植入支架的大鼠作為對照組。

Micro-CT分析
術(shù)后5周和10周處死大鼠，取主要臟器評價支架植入的生物安全性，取顱骨，4%多聚甲醛固定。使用 Micro-CT（NEMO，NMC-200，平生醫(yī)療科技有限公司）掃描顱骨以觀察和定量分析缺損部位骨再生，掃描參數(shù)如下：管電壓= 90 kV，管電流= 0.04 mA，并使用CT分析軟件（Avatar 3，平生醫(yī)療科技有限公司）計算定量參數(shù)，包括骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨密度（BMD）和骨小梁數(shù)量（Tb.N）等。

實驗結(jié)果
SF/CS-PDA@PGRN復(fù)合支架在體修復(fù)大鼠顱骨缺損
顯微CT成像（圖5 B）證實，在5周和10周時，SF/CSPDA@PGRN組與其他組相比表現(xiàn)出顯著更大的新骨形成。關(guān)鍵成骨參數(shù)包括骨體積/組織體積（BV/TV）、骨礦物質(zhì)密度（BMD）、骨小梁厚度（Tb. Th）（圖S4 A）和骨小梁數(shù)量（Tb.N）在SF/CS-PDA@PGRN組中，均顯著高于對照組、SF/CS-PDA@PGRN組和對照組、SF/CS,SF/CS-PDA組（圖5C）（p＜0.05）。

這些結(jié)果與體外實驗結(jié)果一致，證實了SF/CS-PDA@PGRN支架在復(fù)雜的生理環(huán)境中有效促進(jìn)新骨形成，值得注意的是，在10周時，SF/CS-PDA@PGRN組顯示出更致密、更緊密的成熟骨小梁結(jié)構(gòu)，表明該支架具有為骨再生提供長期支持的能力。

圖5. 在大鼠顱骨缺損模型中使用不同支架的骨再生的體內(nèi)評價。（B）每組術(shù)后5周和10周時顱骨缺損的代表性3D重建和二值化顯微CT圖像（對照、SF/CS、SF/CSPDA、SF/CS-PDA@PGRN）。（C-D）每個治療組在5周和10周時BV/TV和BMD的定量評估（n = 3）。

使用結(jié)論
本研究成功地構(gòu)建了一種聚多巴胺（PDA）修飾的絲素蛋白（SF）/殼聚糖（CS）復(fù)合支架，并對其骨缺損再生的潛能進(jìn)行了系統(tǒng)的評價。體外實驗結(jié)果表明SF/CS-PDA@PGRN支架具有良好的力學(xué)性能和良好的生物相容性，促進(jìn)rBMSC粘附、增殖和成骨基因表達(dá)。在大鼠顱骨缺損模型中，支架促進(jìn)骨再生，并在10周時與對照組相比具有更大的骨體積分?jǐn)?shù)。在機制上，這些數(shù)據(jù)表明PGRN可能部分通過激活PI 3 K/Akt信號通路而促進(jìn)骨生成，盡管還可能涉及其它機制�？偟膩碚f，PGRN負(fù)載PDA修飾的SF/CS支架顯示出作為骨缺損修復(fù)的多功能平臺的前景，并可能為骨缺損的臨床管理提供新的策略。

使用設(shè)備

  Micro CT (型號：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
 影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）