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最新的骨组织工程研究引入氧再生材料(OGM)来提供组织和植片存活所需的即时氧气。本文展示了一种具有可预测的氧释放动力学的新型产氧组织支架。该支架通过乳化的过氧化钙产氧微粒增强机械和产氧性能。体外和体内结果显示,OGM能保持稳定的代谢活性和成骨分化能力。这项研究有望在骨再生、骨替代等再生医学应用中转化。01研究内容简介近年来,在骨损伤修复(特别是临界性骨缺损修复)的研究中,构建同时兼具良好机械性能和可模拟骨传导、骨诱导行为的生物材料越来越得到关注。材料的仿生性能和满足临床使用场景对于骨替代物的生物材料选择至关重要。磷酸钙和羟基磷灰石等材料已经广泛用于治疗和修复颅面缺损。具体而言,磷酸钙材料具有可注射性,且在成骨过程中促进血管化;羟基磷灰石是一种存在于人体骨骼中的天然矿物,已被广泛应用于填充具有仿生和生物活性的骨替代物中。羟基磷灰石还提供了支持骨再生所需的机械强度,但限制了后期组织重塑阶段。因此,生物材料与其他生物因素相结合,模拟天然骨微环境并提高支架性能,促进骨替代物融入宿主系统是研究的重要方向。各种生长因子已广泛应用于生物工程支架。骨形态发生蛋白(BMP)直接诱导成骨反应,血管内皮生长因子(VEGF)促进骨重建期间的血管生长。血管化过程提供了一个必要的生长网络来支持成骨、细胞活力和代谢所需的各类营养素和氧气。氧气已被证明能加速伤口愈合,并在此期间保持组织活力。因此,解决人工骨结构中供氧不足的问题,对于在体外和体内支持强健的骨再生和骨重建至关重要。产氧生物材料(OGM)拥有这些满足骨再生的仿生特性和环境条件,其所具有的孔隙率和生物活性成分,有助于实现均匀的血管化,从而自我维持有利的成骨微环境。此外,OGM通过氧载体向损伤部位持续提供氧气。常见的氧载体,如固体过氧化物、液体过氧化物或氟碳化合物。其中固体过氧化钙在水环境中释放最高浓度的氧,它在与组织微环境中水相互作用时,逐渐水解降解,释放氧。调控水解动力学可以控制体外氧释放速率。例如,引入疏水性材料减少固体过氧化物与水环境的接触。因此,在本文中,我们引入聚己内酯(PCL)作为过氧化钙(CaO2)的疏水屏障,合成用于骨组织构建的产氧微粒。这些微粒进一步增加了明胶基水凝胶的生物性能。本文将通过大量体外和体内实验描述其生物学、化学、机械性能,展示其在细胞活力、细胞功能和骨再生过程中的优异性能。图1:氧再生支架OGM的构建和临界性颅骨缺损修复示意图一、氧再生支架OGM的合成1、氧再生微粒CaO2-PCL