神奇！豆腐做的水凝胶，还能促进骨组织再生，且远远优于Gel-MA凝胶
骨缺损患者数量的增加以及缺乏令人满意的植入体正给临床的骨缺损治疗带来巨大压力，因此开发新型的、适宜的基于生物材料的骨组织工程支架迫在眉睫。迄今为止，基于合成材料，天然材料或其组合材料构建的各种骨组织工程支架的开发取得了很大进展，尽管距离临床实际应用还有一定差距。作为日常饮食中常见的豆腐，其富含有足够的蛋白质，脂质和矿物质，例如钙和镁，有助于骨骼的长期保护。相关研究表明由豆腐制备得到的组织工程支架显示出优于大豆蛋白支架的压缩性能（17 MPa），且具有更好的抗降解性能（80 h仅降解20%），更好的促进细胞增殖性能以及更好的促进伤口愈合能力。这给豆腐在生物医学中的应用提供了潜在优势。为了继续充分利用豆腐的“神奇”作用，中山大学研究人员通过向甲基丙烯酸明胶中加入冻干豆腐制得的豆腐粉，随后通过光引发聚合，模塑形成“豆腐”水凝胶。该水凝胶显示出比单纯甲基丙烯酸明胶更优异的压缩性能和促进骨骼生长的能力。相关研究以“Tofu-IncorporatedHydrogels for Potential Bone Regeneration”发表在著名生物材料期刊《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。
图1. 掺入豆腐的水凝胶制备示意图
图2. 豆腐基水凝胶的表征。（a）豆腐/ GelMa水凝胶的内部形态。（b）豆腐/ GelMa水凝胶的溶胀动力学。（c，d）豆腐/ GelMa水凝胶的机械性能。与对照组相比，* p＜0.05。
当豆腐的含量在适当范围内时，掺入的豆腐粉可以很好地分散并阻碍微裂纹的生长，从而提高了豆腐水凝胶的机械性能和压缩模量。
图3. 与豆腐/ GelMa水凝胶共培养的人类牙髓干细胞相容性和体外成骨分化。（a）活/死染色法。（b）MTT分析。（c–e）ELISA法测定培养基中成骨相关蛋白的分泌。与对照组相比，* p＜0.05。
Col-I、BMP4、RUNX2三种蛋白对于促进骨骼生长有着重要的作用。可以看出添加了豆腐的水凝胶比未添加具有更好的促进骨骼再生。
图4. 植入两个月后的骨再生。（a）骨缺损的代表性微CT图像。（b）定量分析骨矿物质密度，骨量和Tb.Th. 与对照组相比，* p＜0.05。
在这项工作中，通过利用Gel-MA的光交联和掺入豆腐制备得到“豆腐”水凝胶，结果证实掺入豆腐的水凝胶具有多孔结构和优异的力学性能。体外结果表明，Tofu/Gel-MA水凝胶具有良好的细胞相容性，且不会引起炎症反应。掺入的豆腐粉可以在早期调节成骨和免疫相关细胞因子的分泌，从而在植入2个月后改善骨组织再生，显示出优异的骨组织再生应用潜力，而且成本低廉。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.9b01997