韩国科学家研制出治疗骨骼破裂的新型“骨绷带”材料

韩国科学家研制出治疗骨骼破裂的新型“骨绷带”材料骨再生是一个复杂的过程，目前促进骨再生的方法，如移植物和应用生长因子，都面临着费用增加等挑战。然而，随着一种能够促进骨组织发育的压电材料的问世，这一研究取得了突破性进展。由材料科学与工程系（DMSE）SeungbumHong教授领导的KAIST研究小组于1月25日宣布，利用羟基磷灰石（HAp）独特的成骨能力，开发出了一种生物仿生支架，可在施加压力时产生电信号。这项研究是与全南国立大学聚合生物系统工程系的JanghoKim教授领导的团队合作进行的。HAp是一种存在于骨骼和牙齿中的基本磷酸钙物质。这种具有生物相容性的矿物质还具有防止蛀牙的作用，常用于牙膏中。骨再生领域的突破以往关于压电支架的研究证实了压电性在促进骨再生和改善各种聚合物基材料的骨融合方面的作用，但在模拟最佳骨组织再生所需的复杂细胞环境方面受到限制。然而，这项研究提出了一种新方法，利用HAp独特的成骨能力来开发一种模拟活体骨组织环境的材料。压电和地形生物仿生支架的设计和表征。(a)通过加入HAp的P（VDF-TrFE）支架提供的电学和地形学线索增强骨再生机制的示意图。(b)制作过程示意图。资料来源：KAIST材料成像与集成实验室研究小组开发了一种将HAp与聚合物薄膜融合在一起的制造工艺。通过对大鼠进行体外和体内实验，该工艺开发出的柔性独立支架在促进骨再生方面具有显著的潜力。了解骨再生原理研究小组还确定了其支架所依据的骨再生原理。他们利用原子力显微镜（AFM）分析了支架的电特性，并评估了与细胞形状和细胞骨骼蛋白形成有关的详细表面特性。他们还研究了压电性和表面特性对生长因子表达的影响。韩国科学技术院DMSE的Hong教授说："我们开发出了一种基于HAp的压电复合材料，它可以像'骨绷带'一样加速骨再生。他补充说："这项研究不仅为生物材料的设计提出了新的方向，而且在探索压电性和表面特性对骨再生的影响方面也具有重要意义。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418833.htm

研究人员开发出可修复婴儿先天性心脏缺陷的生物降解贴片

研究人员开发出可修复婴儿先天性心脏缺陷的生物降解贴片其中一些手术需要植入心脏补片，目前心脏补片由非生命、不可降解的材料制成，不会随患者的心脏一起生长，并且由于无法与心脏组织整合而容易失败。为了解决这些问题，科罗拉多大学(CU)安舒茨医学校区的研究人员开发了一种由患者自身细胞制成的可生物降解贴片，旨在纠正冠心病、限制侵入性手术，并比现有贴片更耐用。该研究的通讯作者JeffreyJacot表示：“最终目标是利用患者自身的细胞制造实验室培养的心脏组织，可用于重组心脏以纠正心脏缺陷。任何在降解之前没有被健康组织取代的补片都将不可避免地失效并导致长期并发症。”心肌组织工程化提出了一些独特的挑战。首先，心脏结构不对称，再生能力有限，代谢需求巨大。其次，用于修复全层心脏缺陷的支架必须能够应对恶劣的机械环境的挑战，包括高压、周期性应变和与血液的直接接触。第三，组织工程补片必须从植入那一刻起就发挥作用。考虑到这些挑战，研究人员使用静电纺丝技术——通过在液体溶液中通电来制造纳米纤维，用可生物降解的聚己内酯(PCL)制造厚的多孔支架，并在其中填充纤维蛋白原（纤维蛋白是一种主要的蛋白质，也是血栓的成分）。然后在支架上接种人类诱导多能干细胞（iPSC），三周后，研究人员观察到其已生长到超过支架的一半。，此外，支架支持自发收缩iPSC衍生的心肌细胞也能促进组织增厚。贾科特说：“支架的机械性能足以修复心壁。在静态培养中，血管细胞能够在三周内渗透到支架的一半以上。”虽然该贴片在人体试验之前还需要进一步测试，但研究人员乐观地认为，它对于开发治疗先心病和其他心脏病的新疗法至关重要。这是专门用于心脏组织工程的非常厚的多孔静电纺丝贴片的首次成功演示。该研究发表在《今日材料》杂志上。JeffreyJacot博士在他的实验室里...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400529.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400529.htm

研究：发酵米糠或有助抑制炎症引发的骨吸收

研究：发酵米糠或有助抑制炎症引发的骨吸收日本东北大学近日发表公报说，该校研究人员经动物实验发现，摄入发酵米糠可抑制引发炎症的细胞因子表达，进而抑制炎症引发的破骨细胞形成和骨吸收。这项成果表明有可能通过膳食调节来抑制或预防由疾病引起的骨吸收。新华社报道，在动物骨骼的新陈代谢中，破骨细胞会分解骨骼组织。如果破骨细胞过度活跃，就可能导致骨质疏松等疾病。骨吸收是指在较低的应力水平下，骨组织的体积和密度逐渐下降的生理现象。随着老龄化社会发展，近年来患骨质疏松症等骨代谢疾病以及类风湿关节炎、牙周病的人不断增多。这些病往往伴随病态的骨吸收，进而引发相关功能障碍。研究人员长期以来尝试寻找简单有效方法，抑制这种骨吸收。米糠就是稻子或谷子上脱下来的皮。公报说，米糠含有膳食纤维、维生素、多种氨基酸、抗氧化物质等诸多活性成分。日本东北大学的研究人员用白曲霉发酵米糠，再加入乳酸菌混合物二次发酵，制成特殊的发酵米糠。他们用这种发酵米糠连续一周喂食小鼠后，向小鼠颅骨注入能诱发炎症的脂多糖。研究者发现，摄入发酵米糠能抑制小鼠体内促进炎症的细胞因子——肿瘤坏死因子-α的表达，并抑制炎症引发的破骨细胞形成和骨吸收。研究人员随后在实验室条件下进一步观察破骨细胞形成的过程，并向培养液滴入发酵米糠提取物。观察结果发现，破骨细胞的形成受到抑制。这表明发酵米糠的成分直接影响破骨细胞的形成。研究团队计划基于这一实验成果进一步验证发酵米糠的相关效果，并争取将其实用化。关于上述研究的论文已发表于新一期国际学术刊物《营养素》上。

研究人员发现成年人的心脏无法再生的原因

研究人员发现成年人的心脏无法再生的原因随着小鼠心脏细胞的成熟，被称为核孔的通信途径的数量急剧减少。尽管这可能会保护器官免受破坏性信号的影响，但它也可能会阻止成人心脏细胞的再生。这是匹兹堡大学和匹兹堡大学医学院（UPMC）的科学家进行的新研究的结果。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1330451.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1330451.htm

UCLA研究人员开发的植入式"海绵"正在小鼠研究中抵御癌症

UCLA研究人员开发的植入式"海绵"正在小鼠研究中抵御癌症免疫系统是抵御病原体和疾病的强大前线，但一类被称为调节性T细胞（Tregs）的免疫细胞的工作是确保它不会错误地攻击身体的健康细胞。不幸的是，癌症的邪恶伎俩之一是劫持这一过程，并利用它来保护自己免受免疫系统的伤害。这使得Tregs成为令人感兴趣的治疗目标，在以前的研究中，科学家们已经找到了将Tregs重新编程为杀死癌症的免疫细胞的方法。然而，虽然降低Treg水平有助于使癌症变得更加脆弱，但如果在整个系统内进行，就有可能引发自身免疫并发症。因此，在新的工作中，加州大学洛杉矶分校的团队开发了一种新方法，只在紧邻肿瘤的区域清除Tregs。最终的结果是一个他们称之为SymphNode的装置，这可以被看成是一种可生物降解的海绵，大小与铅笔末端的橡皮擦差不多。由一种叫做海藻酸盐的水凝胶状材料构成，并装载有药物，不仅可以阻断Tregs，还可以召唤其他抗癌T细胞。当SymphNode被植入肿瘤旁边时，它就开始工作，释放其药物载荷。召唤T细胞帮助抗击肿瘤的SymphNode示意图NeginMajedi/SymphonyBiosciences该团队在患有乳腺癌和黑色素瘤的小鼠身上测试了该系统，取得了全面且令人印象深刻的结果。SymphNode在80%的乳腺癌患者中缩小了肿瘤，并在100%的病例中防止了转移。该设备甚至阻止了身体其他部位第二个肿瘤的生长。与此同时，未经治疗的对照组小鼠在几周内全部死亡，因为它们的癌症扩散到大脑和淋巴结。患有黑色素瘤的小鼠的情况甚至更好--100%接受治疗的小鼠的肿瘤缩小了，其中超过40%的小鼠的肿瘤下降到无法检测的水平。无论它们患的是哪种类型的癌症，接受治疗的小鼠的寿命也明显延长，是未接受治疗的小鼠寿命的两倍。最后的测试是在治疗100天后进行的，当时研究小组向已获得SymphNode并在乳腺癌中存活的小鼠注射了第二个肿瘤。这些新的癌症未能生长，表明小鼠的免疫系统仍然保留着对它们的记忆，并能成功地将其击退。这项研究为一种新的潜在治疗方法带来了希望，这种治疗方法不仅可以治疗顽固的癌症，还可以防止它们在以后的道路上复发。动物研究的通常注意事项是适用的，但该团队已经在通过一家名为SymphonyBiosciences的衍生公司致力于将该技术商业化。该研究发表在《自然-生物医学工程》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338307.htm

常见的蛋壳可能成为下一种骨移植材料

常见的蛋壳可能成为下一种骨移植材料骨移植材料有不同的来源。自体移植物使用接受移植物的人的骨头。异体移植物使用在外科手术（如髋关节置换）中收获的供体骨，经过消毒后用于其他手术。异体骨来自另一物种的非活体骨，通常是牛或猪，并在高温下处理以避免免疫排斥和污染。由于其生成新骨的能力，自体和异体移植物仍然是金标准。虽然异体移植物是一种可行的替代方法，但它们依赖于以动物为基础的材料的可用性，其环境成本很高，并引起了伦理问题。为了想出一种安全和有效的异体移植材料，研究人员转向了简陋而丰富的鸡蛋。研究人员开发了一种新的溶解-沉淀方法，从鸡蛋壳中制造无定形磷酸钙（ACP）颗粒。ACP对于形成矿化的--即坚硬和牢固的--骨骼是必不可少的，并且由于其成分，以前被用作骨骼替代品。"蛋壳是合成骨移植材料的理想原料，因为它含有大量的钙和磷成分，"该研究的主要作者马倩丽说。"此外，一些与骨骼再生有关的微量元素，如镁和锶，也在蛋壳中发现。"为了制造他们的"蛋壳ACP"，研究人员首先将蛋壳在1652°F（900°C）下加热一小时，以分解有机物并将碳酸钙转化为氧化钙。将氧化钙加入蒸馏水中，形成白色悬浮液。磷酸被搅拌到悬浮液中，ACP沉淀物被过滤并用蒸馏水清洗，然后被浸入液氮中。在另一个首次中，研究人员将ACP颗粒嵌入到一个三维球体中，通过宿主骨组织和移植材料之间的相互作用，更好地分析颗粒的成骨（成骨）活性。他们发现，在体外蛋壳ACP颗粒与成骨细胞（构建骨骼的细胞）进行了真实的互动。此外，它们是无毒的，具有免疫相容性，并能有效促进骨骼再生。该研究的通讯作者HåvardJosteinHaugen说："这项技术有望创造出无限的生物活性和可持续的骨移植材料，同时减少环境污染。研究中构建的成骨细胞球状体提供了一个更实用的生物材料研究模型，反映了细胞和生物材料之间的三维互动。"研究人员希望，他们的发现将鼓励更多关于使用普通食物垃圾作为生物材料的研究。该研究发表在《医学中的智能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356763.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356763.htm