汕頭大學 廣州華新骨科醫院
微創精準
技術領先
特色鮮明
臨床上大塊骨缺損癒合通常需要藉助骨修復材料來實現，主要包括自體骨、同種異體骨及合成生物材料等。自體骨仍然是「金標準」，但是來源有限，並且會造成新的創傷，增加患者痛苦。同種異體骨又存在疾病傳播、免疫排斥反應等問題。因此，合成生物材料逐步進入人們的視野，並成為當前醫用生物材料領域的研究重點。
生物活性玻璃是目前唯一不依賴外加生長因子而能體現骨誘導性的合成材料，有潛力媲美自體骨，但是它作為骨修復材料仍然不是完美的，至少需要改善兩種特徵：在接觸體液時會導致pH值明顯升高，不利於細胞生長；溶解性差，釋放的骨誘導性關鍵離子（可溶性矽酸根離子）有限。因此，具有中性pH和較高溶解度的生物活性玻璃可能是更好的人工骨移植材料。
我院金大地教授與中國科學院化學研究所邱東教授研究團隊，聯合對新近開發的高溶解性pH中性生物活性玻璃（PSC）進行了系統考察，發現其在體外和體內均體現出更優異的骨修復特性並闡明了其機制。PSC生物玻璃具有良好的臨床轉化前景，可作為臨床修復骨缺損的常規骨修復材料。相關論文在線發表在Materials Science and Engineering: C上。（DOI:10.1016/j.msec.2020.111249）
眾所周知，成骨和成血管特性是骨移植材料最重要的兩個因素，具有協同促進這兩種因素的骨修復材料將是非常理想的。與兩種經典骨修復材料45S5生物活性玻璃和β-磷酸三鈣（β-TCP）相比，PSC顯著改善了BMSCs的增殖、遷移和礦化作用，並促進了成骨和成血管分化。在大鼠顱骨缺損中，PSC在誘導骨再生方面表現出比45S5和β-TCP更強的作用，骨密度升高和新生骨面積增加。與空白對照組相比，PSC顯著促進了新生血管的形成。此外，他們還揭示了PSC通過PI3K / Akt /HIF-1α通路協同作用，促進骨再生和血管形成。研究中發現HIF-1α表達水平與P-Akt表達相一致。他們推測PI3K / Akt通路可能會影響與氧有關的代謝活動，進而調節氧含量和HIF-1α活性，促進BMSCs的成骨和成血管分化，這在以前未有報導。
大鼠顱骨缺損的Micro-CT分析
A：Micro-CT顯示大鼠顱骨的水平面（a，c）和冠狀面（b，d）
B：新骨面積的統計結果
C：骨密度的統計結果。圓直徑5mm，比例尺5mm
PSC，45S5和β-TCP對BMSCs成骨分化和成血管分化的影響以及PSC的作用機制
A：PSC，45S5和β-TCP對BMSCs成骨分化和成血管分化的作用
B：在有或沒有HIF-1α抑制劑時，PSC對BMSCs中Runx2, OCN, HIF-1α 和VEGF蛋白水平的影響
C：在有或沒有PI3K抑制劑時，PSC對BMSCs中PTEN, PI3K, Akt, P-Akt, Runx2, OCN, HIF-1α 和 VEGF蛋白水平的影響
來源：骨科在線
編輯：事業發展部 Lyin
審校：事業發展部 Bellucci