AFM：用于骨再生的自愈絲素水凝膠：動態金屬配體自組裝方法
一、文章概述
盡管絲素蛋白(SF)水凝膠的開發取得了進展，但目前用于SF凝膠化的方法具有明顯的局限性，例如缺乏可逆交聯、使用非生理條件以及難以控制凝膠化時間。本研究開發了一種基于動態金屬配體配位化學的方法，以SF微纖維(mSF) 與多糖粘合劑之間的結合組裝SF水凝膠。所制備的SF水凝膠表現出剪切稀化和自主自愈的特性，從而能填充不規則形狀的組織缺損且不會產生凝膠碎裂。使用生物礦化方法生成磷酸鈣包覆的mSF，其被粘合劑的雙膦酸鹽配體螯合可以實現可逆交聯。此外，通過粘合劑的丙烯酰胺基團的光聚合反應可獲得堅固的雙交聯(DC)水凝膠，該水凝膠無需提供任何額外形態發生因子便能實現體外干細胞增殖并加速顱骨臨界尺寸缺陷的骨再生。綜上，本研究開發的自修復和可光聚合SF水凝膠具有可注射性和適合形狀成型的優點，在骨再生應用中具有巨大的潛力。
二、圖文導讀
圖1.用于骨再生的自修復 SF 基水凝膠的制備示意圖。
圖2. CaP@mSF 的表征；a) FTIR 分析，b) XRD 分析，c) CaP@mSF的TGA曲線。
圖3.基于透明質酸 (HA) 的生物聚合物粘合劑的合成。
圖4. HA-BP·CaP@mSF水凝膠的制備及其自修復性能；a）CaP@mSF分散體和SF基水凝膠的圖像；b) 水凝膠切割成碎片和將切割碎片連接在一起后的圖像；c）水凝膠在交替剪切應變變形下的儲能模量；d）剪切應變過程中由凝膠向液體的轉變。
圖5 a) 五星形模具中形成的Am-HA-BP·CaP@mSF 水凝膠；b) Am-HA-BP·CaP@mSF 水凝膠二次光交聯前后的力學性能比較；c) SF 基水凝膠在光交聯前后的溶脹。
圖6 .DC Am-HA-BP·CaP@mSF和Am-HA-BP+mSF水凝膠表面hMSCs的形態和相關成骨基因表達；a) 在第14天使用鈣黃綠素AM進行活細胞成像；b)在第14天使用環肽-TRITC（紅色）和Hoechst（藍色）對細胞進行熒光染色；c) 第14天hMSCs 在水凝膠上的成骨標志物和生長因子VEGF的相對基因表達。
圖7. DC AM-HA-BP·CaP@mSF水凝膠植入大鼠顱骨嚴重缺損模型后新骨形成。
三、全文總結
本研究通過態金屬配體配位化學實現了具有剪切稀化和自主自愈特性的SF水凝膠的原位組裝。為了完成SF水凝膠的模塊化組裝，本研究使用“自上而下”的方法制備了200 μm 長和10 μm 直徑的 mSF，并在溫和的生物礦化條件下用 CaP顆粒包被，從而產生了CaP@mSF。這些礦化的mSF與雙膦酸鹽修飾的 HA-BP 結合而固定在混合水凝膠網絡中。由于粘合劑上的BP基團與 CaP@mSF 表面上的Ca2+離子之間的配位相互作用，HA-BP 充當了 CaP@mSF 的天然聚合物粘合劑。這些相互作用的可逆特性賦予所得混合水凝膠剪切稀化和自愈特性。這種條件允許材料成型并且不會從預期的植入部位移位以及在注射時損壞水凝膠。此外，本研究設計了具有BP和可聚合丙烯酰胺（Am）基團雙重功能化的HA粘合劑（即 Am-HA-BP），并將相應的 Am-HA-BP·CaP@mSF 復合材料成型后暴露在紫外線下形成DC Am-HA-BP·CaP@mSF 水凝膠，該水凝膠具有十倍增強的儲能模量。將 DC Am-HA-BP·CaP@mSF 水凝膠植入大鼠的顱骨缺損處，可在不添加任何生長因子的情況下誘導體內骨再生。這些發現意味著開發的自愈合和可光聚合的SF基水凝膠是一種很有前途的骨再生可注射支架，能夠填充不規則形狀的骨缺損。
文章鏈接：
DOI: 10.1002/adfm.20170059
本信息源自互聯網僅供學術交流 ，如有侵權請聯系我們立即刪除。
| 溫馨提示：蘇州北科納米供應產品僅用于科研，不能用于人體,不同批次產品規格性能有差異。網站部分文獻案例圖片源自互聯網，圖片僅供參考，請以實物為主，如有侵權請聯系我們立即刪除。 |
下一篇： 納米醫學產品1
