东华大学何创龙教授团队《Adv. Healthc. Mater.》：钙离子通道阻断剂缓释支架通过抑制交感神经激活促进骨缺损修复

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骨是一种高度血管化和神经支配的组织。骨骼中的神经组织影响骨相关细胞的行为，是骨修复的重要调节因素，发挥着独特的神经支配骨再生作用。创伤性骨缺损会激活缺损区域受损的交感神经系统，进而释放的儿茶酚胺影响骨修复进程。因此，开发具有抑制骨缺损区域儿茶酚胺释放功能的3D生物打印支架对于骨缺损治疗具有重要意义。

近期，东华大学何创龙教授团队基于交感神经释放的儿茶酚胺在骨缺损修复中的潜在影响，利用3D生物打印技术构建了一种具有缓释硝苯地平和成骨诱导活性的水凝胶支架（SGL-NP@Eth）。通过向生物墨水中添加锂皂石，改善了生物墨水的可打印性，并提高了支架的力学强度和促成骨活性，增强了支架的骨再生性能（图1）。为了赋予支架抑制骨缺损区域儿茶酚胺释放的功能，利用醇质体（Eth）装载抑制儿茶酚胺释放的阻滞剂硝苯地平（NP）得到硝苯地平醇质体（NP@Eth），而NP@Eth均匀分散于生物墨水中减弱了NP前期的突释行为，延长了NP从支架中持续释放的时间（图2）。体外细胞实验表明，SGL-NP@Eth支架可以抑制神经细胞PC12释放儿茶酚胺的行为，并通过上调骨髓间充质干细胞（BMSCs）相关成骨基因的表达（RUNX2、Osterix、OPN和Col1a）和促进矿物基质形成来增强骨的生成。另外，SGL-NP@Eth支架能够通过抑制骨髓单核细胞（BMMCs）相关破骨基因Ctsk和TRAP的表达来抑制破骨细胞的生成（图3）。大鼠颅骨缺损模型结果显示，SGL-NP@Eth支架表现出最佳的骨修复效果。综上所述，本研究基于神经支配骨再生的调控策略，证实3D生物打印制备的SGL-NP@Eth支架能够抑制破骨分化和促进骨再生，这为研究神经支配对骨修复的调节作用提供了新的思路。

图1 SGL-NP@Eth支架的制备流程图及其生物功能示意图

图2生物相容性与体外药物释放表征

图3 体外抑制破骨和促成骨性能分析

图4 体内儿茶酚胺释放的抑制作用和骨再生性能评价

该工作以“Inhibition of Sympathetic Activation by Delivering Calcium Channel Blockers from a 3D Printed Scaffold to Promote Bone Defect Repair”为题发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上，论文的通讯作者为东华大学生物与医学工程学院何创龙教授和周小军博士，第一作者为东华大学硕士研究生李石开。该工作得到国家自然科学基金、上海市自然科学基金等项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adhm.202200785

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