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Adv. Mater. 2023：層次化水凝膠用于增強(qiáng)全層骨軟骨缺損的修復(fù)

背景

分層骨軟骨缺損的修復(fù)需要復(fù)雜的梯度重建；然而，很少有連續(xù)梯度鑄造的策略考慮到與臨床實(shí)際有關(guān)的細(xì)胞適應(yīng)性、多個(gè)梯度元素和精確的梯度鏡像原生組織。在這里，利用合成的超順磁性HA納米棒(MagHA)開(kāi)發(fā)了一種具有納米羥基磷灰石(HA)、力學(xué)和磁性連續(xù)梯度的水凝膠，該納米棒易于對(duì)磁場(chǎng)做出響應(yīng)。根據(jù)健康兔膝關(guān)節(jié)的磁共振成像(MRI)計(jì)算出優(yōu)化的精確重建骨軟骨組織梯度模式。然后，MagHA形成連續(xù)的生物理化梯度，從而在外部磁刺激下產(chǎn)生增量HA、機(jī)械和電磁信號(hào)。為了使這種依賴深度的物體起作用，開(kāi)發(fā)了一種適應(yīng)性強(qiáng)的水凝膠來(lái)促進(jìn)細(xì)胞滲透。將該方法應(yīng)用于兔全層骨軟骨缺損的局部磁場(chǎng)修復(fù)，這種多層梯度復(fù)合水凝膠以完美的異質(zhì)特征修復(fù)骨軟骨單元，模仿軟骨向軟骨下的逐漸過(guò)渡。

圖文導(dǎo)讀

(圖1 多層連續(xù)梯度水凝膠修復(fù)骨軟骨缺損的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。)

(圖2 MagHA的制備與表征)

（圖3 GelMA/AcCD雙網(wǎng)絡(luò)(DN)水凝膠基質(zhì)的制備及不同水凝膠中細(xì)胞行為的評(píng)價(jià)）

(圖4 不同入路兔膝關(guān)節(jié)骨軟骨缺損的體內(nèi)修復(fù)(術(shù)后12周))

(圖5 術(shù)后12周不同處理修復(fù)組織膠原蛋白表達(dá)分級(jí)及膠原纖維分布定量分析)

全文總結(jié)

這里開(kāi)發(fā)了一種多層光滑梯度的復(fù)合水凝膠，用于全層骨軟骨組織的再生。為了獲得能模擬軟骨向軟骨下骨過(guò)渡過(guò)程中礦物質(zhì)含量逐步增加的HA梯度，我們提出了磁力來(lái)控制MagHA的運(yùn)動(dòng)，使其形成連續(xù)的梯度模式。重要的是，MagHA的均勻形態(tài)和足夠的磁化可以快速制造連續(xù)的MagHA梯度。為了更好地模擬臨床實(shí)踐，基于診斷性MRI圖像測(cè)量了真實(shí)兔膝關(guān)節(jié)軟骨厚度，并利用有限元模擬平臺(tái)模擬了磁凝膠前體溶液中MagHA隨磁場(chǎng)暴露時(shí)間的遷移率。這些結(jié)果為制備光滑的MagHA梯度水凝膠植入物以精確重建相應(yīng)的骨軟骨組織提供了重要的指導(dǎo)。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202209565

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