联合微量元素和中药单体促骨质疏松骨再生效应及机制

随着全球老龄化的进行，骨质疏松（osteoporosis，OP）已危及超2亿人。OP患者一但发生骨折，形成的骨缺损很难完全再生愈合。这是因为OP患者体内破骨细胞活性高于成骨细胞活性，骨形成和骨吸收活动平衡发生失调，且长期处在慢性炎性状态。此外，OP患者的新血管再生能力也收到损害。OP患者骨缺损可通过服用抗骨质疏松药物、内固定和注射骨水泥等方式来修复。但口服药物利用度差、且存在肝肾毒性等副反应；外科术后存在新生骨质量差、引起二次骨折的风险，患者残疾，甚至死亡，影响健康社会的发展。自体或异体骨移植是骨缺损修复的“金标准”。而自体骨来源有限，会损伤供体部位；异体骨存在感染、免疫排斥风险。基于再生医学和组织工程学理念，研发一种能恢复骨形成-骨吸收平衡、抑制炎症和促新血管再生的人工骨修复生物材料对OP骨缺损修复至关重要。

省科学院生物与医学工程研究所生物医学材料研究室吴婷婷博士与广东省人民医院陈元峰研究员、暨南大学附属第一医院张还添副研究员等展开合作研究，构建了一种负载微量元素（锶）和中药单体（人参皂苷Rg1）的可降解多孔骨修复生物材料，并发现其能促进OP大鼠临界尺寸颅骨缺损修复，相关研究结果近日发表在国际期刊Materials Today Bio上。

该研究选择具有促干细胞成骨分化和抑制破骨细胞活性的微量元素锶，设计合成了可缓慢释放锶离子的生物材料——磷酸氢锶簇状颗粒，并将其与机械和降解性能可调的丝素蛋白-明胶复合生物材料一起构建仿生骨组成的多孔支架，根据降解、机械性能和成骨/破骨活性筛选出无机和有机物之间的最佳配比。再将具有高血管形成活性及免疫调控抗炎功能的人参皂苷Rg1（人参中最丰富和有药效的单体之一）装载到多孔支架中，构建的骨修复支架可促进人静脐脉内皮细胞体外成血管小管，还能抑制M1型巨噬细胞，激活M2型巨噬细胞。将支架植入OP大鼠临界尺寸颅骨缺损时，支架能在骨修复的同时发生降解，降解速度与骨再生速度较为匹配，并明显提高了新生骨量和骨密度。该研究的开展，有望为OP骨缺损修复提供一种有潜力的生物材料，并为后续OP及骨缺损疗法开发提供新的切入点。

相关论文：

Bioactive strontium ions/ginsenoside Rg1–incorporated biodegradable silk fibroin-gelatin scaffold promoted challenging osteoporotic bone regeneration

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590006421000491

生物医学材料研究室吴婷婷/供稿