月球|可远程激活的模拟细胞外基质的水凝胶，促进骨矿化和颅骨缺损愈合科学家|月亮

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【月球|可远程激活的模拟细胞外基质的水凝胶，促进骨矿化和颅骨缺损愈合】

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细胞外基质（ECM）中钙离子和磷离子的生物矿化是骨再生的关键事件，开发能够模拟生理生物矿化过程的生物材料具有重要的治疗意义，尤其是在颅骨缺损修复中。为此，科研人员设计了一种可远程激活的ECM模拟壳聚糖/胶原基水凝胶与间充质干细胞（MSC）-膜包覆黑磷（BP）复合，这是一种用途广泛的光热材料。

通过MSC膜包裹的BP纳米片可以在近红外（NIR）光下诱导轻微的光热效应，通过激活热休克蛋白（HSPs）介导的基质金属蛋白酶（MMP）和ERK-Wnt/β-连环蛋白-RUNX2轴刺激成骨细胞募集。同时， BP的热分解会释放磷酸盐离子到周围介质中，以原位方式吸引钙离子在ECM中形成羟基磷灰石，这有利于成骨细胞迁移和成骨分化。将水凝胶植入Sprague-Dawley（SD）大鼠颅骨缺损部位后，可以明显观察到水凝胶治疗显著增强了局部骨密度并促进了新骨的形成。总之， ECM模拟BP复合水凝胶可以增强成骨细胞的迁移/分化，并在远程NIR激活下刺激生物矿化过程，促进骨愈合，这为临床修复颅骨缺损提供了新的机会。图1.这种复合水凝胶提供光热效应，并以仿生方式重建生理MV介导的矿化过程，以促进骨再生。
图2.（A） BP纳米片和改性BP纳米片（BPM）的SEM、TEM图像。（B） MSC膜、BP和BPM复合物的CLSM图像。（C） BP纳米片和BPM的拉曼散射。
图3.（A）不同治疗组的壳聚糖/胶原/BPM水凝胶的红外热像图。（B）含有不同浓度BPM的壳聚糖/胶原/BPM水凝胶在808nm激光照射下的光热加热曲线。（C）脉冲近红外处理下壳聚糖/胶原/BPM水凝胶的光热稳定性。
图7.（A）不同处理8周后，水凝胶诱导骨修复。定量分析不同种植体周围每总体积的骨体积（BV/TV）（B）、骨小梁数量（C）和骨小梁厚度（D）。
相关论文以题为Remotely-activatable extracellular matrix-mimetic hydrogel promotes physiological bone mineralization for enhanced cranial defect healing发表在《ChemicalEngineering Journal》上。通讯作者是重庆大学罗忠教授、共同作者是蔡开勇教授等人。参考文献：doi.org/10.1016/j.cej.2021.133382