作者：Brianna Aldrich，加州大学洛杉矶分校

来自加州大学洛杉矶分校牙科学院的生物工程师和牙医已开发出一种新型水凝胶，与目前可用的水凝胶相比，它更具多孔性，可有效促进组织修复和再生。一旦注入小鼠模型，新的水凝胶显示诱导天然存在的干细胞迁移，以更好地促进骨愈合。使用引入体内的水凝胶和干细胞或昂贵的生物制剂的当前实验应用可能带来负面副作用。

该研究结果发表在“自然通讯”杂志上，该研究结果表明，在不久的将来，下一代水凝胶系统可以大大改善目前基于生物材料的治疗方法，以修复骨缺损。

水凝胶是由聚合物链的3-D网络组成的生物材料。由于网络吸收水的能力及其与活组织的结构相似性，它可用于将细胞输送到缺陷区域以再生丢失的组织。然而，水凝胶的小孔径限制了移植细胞的存活，它们的扩张和新的组织形成，使得这不再是再生组织的理想选择。

在生物材料领域中流行的一种材料是天然存在的矿物粘土。粘土已成为医疗产品的理想添加剂，没有任何负面影响。它已被证明是生物相容的并且容易获得。

粘土分层结构，表面带负电荷。独特的分层结构和电荷对于研究人员来说非常重要，因为他们的水凝胶具有正电荷或相反电荷。当将水凝胶插入粘土层时，通过称为插层化学的过程，最终结果是具有更多孔结构的粘土增强水凝胶，其可以更好地促进骨形成。

一旦他们的粘土增强水凝胶，研究人员使用一种称为光诱导或光的引入的过程，将他们的新生物材料变成凝胶，这将使其更容易注入他们的小鼠模型。

小鼠模型有一个不愈合的颅骨缺损，研究人员注射了他们的粘土增强水凝胶。六周后，他们发现该模型通过其自身发生的干细胞迁移和生长显示出显着的骨愈合。

“这项研究将帮助我们开发具有高孔隙度的下一代水凝胶系统，并可以大大改善目前的骨移植材料，”主要作者Min Lee说，他是加州大学洛杉矶分校牙科学院生物材料科学教授，也是Jonsson综合癌症的成员。中央。 “我们的纳米复合水凝胶系统将用于许多应用，包括治疗输送，细胞载体和组织工程。”

使用水凝胶的活细胞和生物活性分子的可注射组合将是治疗身体的不健康或受损区域而不是更具侵入性的手术的优选医学应用。

未来的研究计划了解纳米复合水凝胶的物理性质如何影响细胞的迁移及其功能，以及血管的形成。

该研究的其他作者是共同第一作者，中国南方医科大学细胞生物学助理教授  Zhong-Kai Cui; 加州大学洛杉矶分校的Benjamin Wu博士，Tara Aghaloo博士，Jessalyn Baljon 和 Soyon Kim。

该研究由（美国）国家牙科和颅面研究所，（美国）国家关节炎和肌肉骨骼和皮肤病研究所，美国国防部和MTF生物制剂研究所资助。作者没有利益冲突。

More information: Zhong-Kai Cui et al. Microporous methacrylated glycol chitosan-montmorillonite nanocomposite hydrogel for bone tissue engineering, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-11511-3. https://www.nature.com/articles/s41467-019-11511-3

Journal information: Nature Communications

原文链接：https://phys.org/news/2019-08-hydrogels-bone-defects.html

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