近日,中南大学湘雅三医院口腔科陈良建教授团队在骨组织工程领域取得重要研究进展,相关原创成果分别发表于《生物材料研究(BIOMATERIALS RESEARCH,影响因子9.6)》与《国际生物大分子杂志(International Journal of Biological Macromolecules,影响因子8.5)》。
中南大学湘雅三医院口腔科博士研究生易力、唐江解、唐锐旻为上述论文的共同第一作者,陈良建教授为唯一通讯作者,中南大学湘雅三医院为论文的第一单位及唯一通讯单位。研究过程中得到了中南大学材料科学与工程学院余琨教授团队的大力支持。该工作还获得了多项国家自然科学基金及湖南省重点研发计划等项目的资助。
引导骨再生(GBR)已成为临床上治疗局部颌骨缺损的标准方式。为了实现最佳的骨再生,GBR膜必须是可生物降解的,并表现出卓越的机械性能。锌是一种可生物降解的金属,已显示出在GBR膜中的巨大应用潜力。针对纯锌膜力学性能不足的问题,本研究开发了一种Zn-Fe-Mg膜,其杨氏模量、硬度、极限抗拉强度和断裂伸长率均优于纯锌膜。同时体内外实验发现,浸提液锌离子浓度为37.33 ± 3.50 to 93.33 ± 8.75 μM时,能够促进Raw264.7细胞向M2型巨噬细胞极化,并进一步促进MC3T3-E1细胞成骨分化和HUVEC细胞血管化。体内实验结果表明,Zn-Fe-Mg膜可以降解并释放Zn2+调节M2巨噬细胞极化,促进早期血管化骨再生。该研究提示Zn-Fe-Mg膜作具有理想GBR膜的潜力,为可降解GBR膜国产化提供了新的思路。
同时为应对大段骨缺损修复中“免疫反应—骨再生”失衡这一核心科学问题,陈良建教授团队构建了由羧甲基壳聚糖(CMC)/海藻酸盐(Alg)/羟基磷灰石(HA)组成的双重交联仿生多孔复合水凝胶支架(CAHA),并通过定向冻铸精确调控层状孔道与HA含量(15–45 wt%)。该材料在体外表现出显著的骨免疫调控效应:通过表面拓扑、润湿性与Ca²⁺释放的协同,抑制NF-κB通路激活,驱动RAW264.7巨噬细胞由M1向M2表型转化;其构建的免疫微环境进一步促进血管化成骨。在新西兰兔胫骨缺损实验中,45 wt% HA组在4–8周显著提升BV/TV与小梁参数并呈更致密的新骨长入。优异性能源自“长程层状—高连通”的定向孔道、随HA含量提升而增强的表面刚度与粗糙度、以及温和可控的Ca²⁺释放共同塑造的促愈免疫微环境。该研究提出了“结构—成分—免疫—成骨/血管”一体化仿哈弗斯骨结构的设计范式,为骨组织工程支架从生物相容到骨免疫调控的跨越提供了可推广的材料学路径。
近年来,中南大学湘雅三医院陈良建教授团队一直致力于可降解金属植入材料和多孔骨组织工程材料研发。陈良建教授入选湖南省225人才工程的口腔修复学科带头人、中南大学531人才。以通讯作者或第一作者在JMA (IF 13.8)、ACTA BIOMATER (IF 9.6)、BIOMATERIALS RESEARCH (9.6)、RARE METALS (IF 11.0)、MSEC (IF 8.4)、Int. J. Biol. Macromol(8.5)、FRONT PHARMACOL (IF 5.9) 及T NONFERR METAL SOC等知名权威期刊发表原著SCI论文;兼任中华口腔医学会口腔修复专委会常委、口腔美学专委会常委、口腔材料专委会常委、湖南省口腔医学会常务理事、湖南省口腔医学会口腔修复学专委会主委。研究团队也期待“生物材料”“生物信息”“骨组织工程”领域PI和博士后加盟合作(jian007040@sina.com)。
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