Nano Lett:生物材料表面构建纳米柱阵列调控骨组织修复

2018-03-24 佚名 山东大学

近日,山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏教授课题组提出了一种在生物材料表面构建纳米阵列,实现干细胞在没有其他生物方法调控的条件下成骨分化,为骨修复提供一种高效、低成本、安全可靠的新材料。相关研究成果以“Polylactic Acid Nanopillar Array-Driven Osteogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stem Ce

近日,山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏教授课题组提出了一种在生物材料表面构建纳米阵列,实现干细胞在没有其他生物方法调控的条件下成骨分化,为骨修复提供一种高效、低成本、安全可靠的新材料。相关研究成果以“Polylactic Acid Nanopillar Array-Driven Osteogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stem Cells Determined by Pillar Diameter(聚乳酸纳米柱阵列的纳米柱直径对人脂肪来源干细胞成骨分化的调控)”为题,发表在国际著名期刊Nano Letters上。

由于自体骨的来源有限和异体骨的排异性,骨修复与再生一直是医学难题。以干细胞、支架材料和生长因子为要素的组织工程方法是解决这一难题的最有价值的途径。其中,如何调控在支架材料上的干细胞向成骨细胞分化,是实现新骨形成、骨组织重建的关键。本研究中,作者以美国FDA认证的可用于人体的生物材料聚乳酸(PLA)为基质材料,利用商品化的多孔阳极氧化铝(AAO)作为模板,采用简便易行的微压印的方法在PLA薄膜表面构建了不同纳米柱阵列。在无任何化学或生物诱导条件下,在具有特定直径(200nm)的PLA纳米柱阵列薄膜上成功地实现了人脂肪来源干细胞(hADSCs)的高效成骨分化。异位成骨动物实验证实了这种材料在骨修复应用方面的可行性。这一研究开创了仅利用生物材料表面纳米结构实现干细胞成骨分化和体内诱导成骨的方法,克服了传统干细胞生长因子分化调控使用特殊蛋白或者RNA带来的价格昂贵、调控速度慢,以及分子扩散对周围组织带来的副作用,为骨组织修复提供了关键材料和创新方法。

刘宏教授课题组结合前人研究,一直致力于利用材料表面纳米结构来实现可靠、快速、持久且位置可控的干细胞分化的精准调控,这种干细胞的物理调控方法为骨修复提供了重要的途径。

该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划重点专项、山东大学基本科研业务费交叉学科经费和晶体材料国家重点实验室的支持。

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