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骨缺损常见于严重创伤、感染或手术切除骨肿瘤的患者。固然骨骼具有一定的自愈才略，但当弱势跳跃机体的自愈才略时，需要手术干预。但现在仍存在供体开头不及、供区痛苦、神经毁伤、再发骨折等问题，收尾了其利用。

鉴于此，四川大学周宗科、李乙文和罗泽宇等东谈主奏效地制备了一种无机-有机多功能复合水凝胶(PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs)，通过增强成骨和血管生成以及阻难破骨细胞生成来协同调养骨缺损。该本体以“A Composite Hydrogel Functionalized by Borosilicate Bioactive Glasses and VEGF for Critical-Size Bone Regeneration”为题发表于《Advanced science》上。

1.主要本体：

Sr-BGNPs是在多组分70SiO2-10B2O3-14CaO-6SrO体系中弃取溶胶-凝胶法合成的，Sr-BGNPs具有精良的单分散性，呈类似轨则的球形，名义呈毛糙的中空介孔结构，粒径畛域为70~100nm，带负电荷的BGNPs不错增强成骨细胞的黏附、增殖和成骨分化。

图1 Sr-BGNPs的制备与表征

为了进一步评估掺入Sr-BGNPs对复合水凝胶的储存(G’)和损耗(G″)模量的影响，咱们测试了Sr-BGNPs含量为1、3、5、8和10%(w/v)的复合水凝胶的成凝胶能源学、剪切应变和频率扫描。当Sr-BGNPs掺入量大于5%时，G′随Sr-BGNPs浓度的增多而镌汰，凝胶竣工性镌汰，机械强度速即下跌，这与凝胶造成能源学的恶果一致。

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图2 PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶的制备及性能计议

Sr2+和BG均能促进rBMSCs成骨分化。ALP可在早期检测细胞成骨分化，茜素红染色(ARS)可在分化晚期检测细胞矿化率先将rBMSCs与5组细胞在成骨携带液中共培养7d，进行ALP染色，并使用ImageJ软件定量分析阳性面积百分比。与其他4组比拟，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组rBMSCs中ALP的抒发显贵增多，且PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组的阳性面积百分比最大。将rBMSCs与5组细胞在成骨携带培养基中共培养14d后，ARS检测钙千里积情况。与其他4组比拟，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组rBMSCs的钙千里积显贵增多，且阳性面积百分比最大。将rBMSCs与5组细胞在成骨携带培养基中共培养14d，弃取免疫荧光染色法检测成骨关系卵白(BMP-2、RUNX2、COLI)的相对抒发量。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs显贵上调BMP-2，RUNX2和COLI卵白水平。将rBMSCs与5组细胞在成骨携带培养基中共培养14d，RT-PCR检测成骨关系基因(BMP-2、RUNX2、ALP)的相对抒发量。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs显贵上调BMP-2，RUNX2和ALP基因水平。以上恶果标明，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶在体外促进rBMSCs成骨分化。

图3 PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶的体外成骨分化计议

Sr2+可阻难破骨细胞分化，上调骨保护素(OPG)的抒发，从而阻难破骨细胞分化和熟识，其旨趣是OPG阻难RANKL与RANK的聚合，阻难卑劣NF-KB1/ERK1/2和MAPK/ERK1/2介导的NFATc1转录，从而阻难破骨细胞的造成锶掺杂BG通过阻难Raw264.7细胞p38和NFxB信号通路阻难成骨分化。此外，环境的酸碱度影响破骨细胞的活性。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs通过将开释的BO33-和SiO44-与环境中的H+聚合，减缓Sr2+的开释，构建碱性微环境。因此，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs不错阻难破骨细胞的分化和熟识。在50ngmL-1RANKL携带5天后，丁香五色阳性空缺组中出现了破骨细胞，并袒泄漏遍及的交融细胞与几个胞内核。定量分析袒露，与阳性空缺组比拟，PLG-g-TA/Sr-BGNPs和PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶显贵阻难了RANKL携带的Raw264.7细胞成骨分化，进展为成骨细胞的大小和数目减少(p

图4 体外阻难破骨细胞分化和骨接收

鉴于PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs复合水凝胶在体外具有增强的成骨和血管生成性能，咱们进一步创建了直径为5mm的SD大鼠颅骨缺损模子，以评估复合水凝胶的体内骨再生才略。术后8周，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组和PLG-g-TA/Sr-BGNPs组的骨再生量均显贵大于空缺组和PLG-g-TA组。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组的骨缺损简直一齐被腾达骨占据。各组缺损确立才略挨次为PLG-gTA/VEGF/Sr-BGNPs>PLG-g-TA/Sr-BGNPs>PLG-g-TA/VEGF>PLG-g-TA>空缺。通过磋磨骨体积/组织体积(BV/TV)、骨密度(BMD)、骨小梁数目(Tb.N)、骨小梁鉴别度(Tb.Sp)、骨小梁厚度(Tb.Th)定量分析颅骨缺损处腾达骨的再生情况。与其他4组比拟，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组的BV/TV最高(p

图5 不同水凝胶在大鼠颅骨缺损模子中的体内骨再生评价

水凝胶植入后8周，HE染色和Masson三色染色袒露，PLG-g-TA/SrBGNPs组和PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组的骨缺损区域被腾达骨组织填充，而空缺组的骨缺损区域中心仅被极少稀罕的纤维组织填充。空缺组缺损角落局部高倍镜下可见极少腾达骨，其中包含极少血管。值得详实的是，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组除了存在很多熟识竣工的新骨外，在未降解的水凝胶角落也不雅察到新骨，部分红熟骨的中心还存在极少水凝胶。咱们不错得出论断，新骨主要开头于水凝胶的角落，并逐步向中心发展以取代水凝胶，直到水凝胶降解并造成新骨，统统的新骨王人成为骨组织。此外，水凝胶植入8周后，大鼠腹黑、肝脏、脾脏、肺脏和肾脏的HE染色袒露在体内无系统性毒性，标明PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶可能是一种合适骨再生的安全调养材料。TRAP染色可见破骨细胞，细胞体积大，胞质深染，核数不等。术后8周，各组TRAP染色恶果发现，空缺组腾达骨角落Trap阳性(Trap+)破骨细胞极少，而各水凝胶组破骨细胞主要散布在与水凝胶和骨相邻的界面。定量分析说明PLG-g-TA组和PLG-g-TA/VGEF组有更多的Trap+破骨细胞，两组间的破骨细胞数目各异无统计学酷好(p>0.05)。然则，PLG-g-TA/Sr-BGNPs组和PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs组的Trap+破骨细胞显贵少于PLG-g-TA组和PLG-g-TA/VEGF组(p

图6 体内骨造成评估

2.全文纪念：

该计议制备了一种负载了Sr-BGNPs和VEGF的无机-有机多功能复合水凝（PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs）。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶可在原位生物矿化，并减缓功能离子和因子的开释，从而促进骨生成和血管生成。血管内皮滋长因子的负载有用地促进了血管化组织工程骨移植物的构建。PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶还能促进rBMSCs的增殖、迁徙和成骨分化；促进HUVECs分化造成血管；阻难破骨细胞的分化偏激骨接收才略，从而协同加快缺损部位骨组织的原位再生。总之，PLG-g-TA/VEGF/Sr-BGNPs水凝胶亦然一种很有远景的东谈主工可再生骨移植生物材料。

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