文献解读 | 多孔聚己内酯β-磷酸三钙复合材料的动态降解模式协调巨噬细胞反应和免疫调节骨再生

202286日,陕西第四军医大学唐都医院骨科ZhengGuo团队在《Bioactive Materials》上发表题为“Dynamic degradation patterns of porous polycaprolactone/β-tricalcium phosphate composites orchestrate macrophage responses and immunoregulatory bone regeneration”的文章,建立了一个稳定的体外降解模型来研究生物可降解聚己内酯/β-磷酸三钙(PT)支架在降解过程中的理化和生物学特性的变化。

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研究简介

当缺损区超过骨自愈能力的临界尺寸时,骨组织工程是治疗骨缺损的一种有前途的策略。与生物惰性材料相比,可生物降解材料被认为是更好的骨组织工程候选材料。在骨缺损部位植入合成支架会引起免疫反应和免疫微环境的变化,进而影响骨修复的免疫调节。在支架降解和骨组织置换过程中,可降解支架的化学和物理特性的变化可能会改变周围的免疫反应和伴随的骨修复过程。尽管生物可降解材料的降解已被认为对骨再生具有至关重要的影响,但其潜在机制仍不清楚。

在这项研究中,作者使用动态降解反应器建立了一个稳定的体外降解模型来研究生物可降解聚己内酯/β-磷酸三钙(PT)支架在降解过程中的理化和生物学特性的变化。PT复合材料是骨组织工程应用的理想材料,较高的β-磷酸三钙(TCP)陶瓷含量可提高PT支架的力学性能、亲水性和成骨性能。与TCP含量较低的PT支架相比,PT46PT37支架降解更快。体内研究显示,PT (PT46PT37)支架的快速降解扰乱了巨噬细胞的反应,导致骨愈合失败。巨噬细胞共培养实验和皮下植入模型表明支架降解过程动态影响巨噬细胞反应,尤其是极化。RNA-Seq分析表明,吞噬PT37支架降解产物可诱导巨噬细胞氧化应激和炎症M1极化。

综上所述,这项研究揭示了可降解骨支架生物降解的动态模式高度协调了免疫反应,从而决定了骨再生的成功。因此,为了开发出更有前景的骨再生生物材料,有必要通过评估生物材料在整个降解过程中对免疫反应和骨再生的生物学效应。