肌肉骨骼系統(tǒng)，尤其是腱?骨界面，在人體運(yùn)動(dòng)功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用 (1)。腱?骨界面是肌腱與骨骼的附著部位，由肌腱、纖維軟骨和骨組織構(gòu)成，相鄰組織間呈漸進(jìn)、連續(xù)的過(guò)渡結(jié)構(gòu) (2?4)。這種特殊結(jié)構(gòu)的界面能夠有效緩解應(yīng)力集中 (5,6)。當(dāng)發(fā)生損傷時(shí)，由于其生理結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自身再生能力較弱，臨床手術(shù)治療往往易形成瘢痕組織，而非天然的腱?骨界面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致再損傷風(fēng)險(xiǎn)較高 (5,7)。

在腱?骨損傷修復(fù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)生物材料生物功能單一，僅能促進(jìn)骨整合或肌腱成熟 (8?11)。近年來(lái)，研究人員開(kāi)發(fā)出雙相或多相支架，可同時(shí)作用于界面處的多種組織 (12,13)。例如，楊等人 (14) 通過(guò)巰基與銅（Cu）、鋅（Zn）離子交聯(lián)，構(gòu)建了基于雙金屬離子的梯度水凝膠；朱等人 (13) 設(shè)計(jì)了一種三相支架，上層為陣列孔道結(jié)構(gòu)、中層具備礦物成分梯度、底層為礦化反蛋白石區(qū)域；為更真實(shí)地模擬界面組分，唐等人 (15) 制備了梯度書(shū)頁(yè)狀三相支架，由脫細(xì)胞肌腱、纖維軟骨及骨組織構(gòu)成。盡管腱?骨損傷的修復(fù)效果已得到改善，但界面處瘢痕組織形成與運(yùn)動(dòng)功能受限的問(wèn)題仍難以避免 (1,5)。

主要原因之一是，目前研發(fā)的多數(shù)生物材料僅聚焦于調(diào)控與腱?骨直接相關(guān)的生物學(xué)功能 (16,17)，如成骨分化或成腱分化，卻忽視了損傷部位周?chē)娜S微環(huán)境，尤其是體內(nèi)免疫細(xì)胞引發(fā)的炎癥反應(yīng) (12,18,19)。在各類(lèi)免疫細(xì)胞中，巨噬細(xì)胞因與肌腱纖維化密切相關(guān)，在腱?骨損傷研究中受到越來(lái)越多關(guān)注 (20,21)。既往研究表明，減少腱?骨界面 M1 型巨噬細(xì)胞聚集、誘導(dǎo) M2 型巨噬細(xì)胞極化，可獲得更優(yōu)的組織學(xué)與生物力學(xué)性能 (22,23)。但受較高的肌肉負(fù)荷與應(yīng)力影響，腱?骨界面處巨噬細(xì)胞的 M1/M2 表型轉(zhuǎn)換常發(fā)生延遲，進(jìn)而引發(fā)慢性炎癥 (21,24)。

免疫微環(huán)境通常決定組織損傷的修復(fù)結(jié)局 (25?27)。適度炎癥反應(yīng)可啟動(dòng)組織修復(fù)，而過(guò)度炎癥會(huì)阻礙修復(fù)進(jìn)程，誘導(dǎo)損傷部位形成病理性纖維化或瘢痕結(jié)構(gòu)，使生物材料喪失預(yù)期功能 (25,28?30)。因此，理想的腱?骨組織工程支架除具備多組織再生能力外，還需充分兼顧三維生物微環(huán)境的免疫調(diào)控功能。

近年來(lái)，基于生物打印技術(shù)的三維多細(xì)胞支架已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組織再生領(lǐng)域 (31?33)。這類(lèi)多細(xì)胞支架可根據(jù)需求個(gè)性化調(diào)控生物墨水組分，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞?細(xì)胞、細(xì)胞?周?chē)h(huán)境的相互作用調(diào)控 (34?36)；同時(shí)能夠便捷模擬復(fù)雜組織的組分與結(jié)構(gòu)，對(duì)腱?骨界面的微觀結(jié)構(gòu)重建具有積極作用 (37,38)，為構(gòu)建理想的腱?骨組織工程支架提供了新思路。

要實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)控與一體化再生，生物墨水的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽生物陶瓷可通過(guò)釋放生物活性離子構(gòu)建適宜的生理微環(huán)境，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞行為與細(xì)胞間信號(hào)交流 (39?41)。硅（Si）是骨骼與結(jié)締組織的組成元素之一，已被用于軟硬組織損傷修復(fù) (42,43)；錳（Mn）是生物體內(nèi)多種關(guān)鍵酶的重要輔因子，有研究表明錳缺乏會(huì)造成細(xì)胞黏附、增殖及分化能力受損 (45)。此外，錳離子可促進(jìn)血管生成，而血管生成是成骨與成腱過(guò)程的必要條件 (36,46,47)。已有研究證實(shí)，含錳生物材料可抑制腫瘤壞死因子?α（TNF?α）、白細(xì)胞介素?6（IL?6）、抑瘤素 M（OSM）、白細(xì)胞介素?1β（IL?1β）等典型促炎基因的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)巨噬細(xì)胞內(nèi)白細(xì)胞介素?10（IL?10）、精氨酸?1（Arg?1）、CD206 及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等抗炎基因的表達(dá) (36)。基于硅、錳元素的上述特性，我們推測(cè)復(fù)合錳?硅基生物材料的生物墨水，可賦予多細(xì)胞支架調(diào)控免疫、實(shí)現(xiàn)腱?骨損傷一體化再生的潛力。

本研究成功構(gòu)建了基于硅酸錳（MS）納米顆粒的多細(xì)胞支架，用于腱?骨損傷的免疫調(diào)控與一體化再生。具體而言，支架內(nèi)分層分布肌腱干 / 祖細(xì)胞（TSPCs）與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs），實(shí)現(xiàn)對(duì)腱?骨界面的仿生模擬（圖 1）。得益于多細(xì)胞排布與硅酸錳納米顆粒的協(xié)同作用，該多細(xì)胞支架在體外展現(xiàn)出良好的免疫調(diào)控能力與腱?骨一體化再生潛力。將多細(xì)胞支架植入兔與大鼠肩袖撕裂（RCT）模型后，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)控、界面微觀結(jié)構(gòu)重建及運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。隨后，我們將硅酸錳基多細(xì)胞支架植入巨噬細(xì)胞耗竭大鼠體內(nèi)，進(jìn)一步闡明免疫調(diào)控過(guò)程對(duì)支架特異性分化的作用，并深入探究錳離子通過(guò)免疫調(diào)控促進(jìn)腱?骨界面再生的分子機(jī)制。綜上，構(gòu)建免疫調(diào)節(jié)型多細(xì)胞支架，為軟硬組織界面的一體化再生提供了前景的新策略。

巨噬細(xì)胞清除劑ClodronateLiposomes清除大鼠肩袖撕裂模型巨噬細(xì)胞的解決方案，可以參考改文獻(xiàn)。

為探究巨噬細(xì)胞耗竭對(duì)硅酸錳（MS）納米顆粒復(fù)合支架促再生效果的影響，參照已有文獻(xiàn)方法 (57) 構(gòu)建 SD 大鼠巨噬細(xì)胞耗竭模型。采用 ** 氯膦酸二鈉脂質(zhì)體（荷蘭 LIPOSOMA 公司產(chǎn)品）** 耗竭巨噬細(xì)胞。首先，將 6 周齡雄性 SD 大鼠隨機(jī)分為兩組：一組給予脂質(zhì)體包裹的磷酸鹽緩沖液（GelMA?cells?MS+PBS 組），另一組給予氯膦酸二鈉脂質(zhì)體（GelMA?cells?MS + 氯膦酸二鈉組）。所有大鼠均于支架植入前第 1、3 天接受注射處理。剃除大鼠背部毛發(fā)后，使用碘伏溶液對(duì)背部皮膚進(jìn)行消毒；隨后于背部一側(cè)構(gòu)建皮下腔隙，用于植入支架，采用 4?0 號(hào) Ethibond 縫線縫合皮膚切口。自術(shù)后第 1 天起，每 3 天在腔隙內(nèi)局部注射無(wú)菌氯膦酸二鈉脂質(zhì)體或脂質(zhì)體包裹的磷酸鹽緩沖液（劑量 50 mg/kg）。術(shù)后 2 周處死大鼠并取出支架。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，研究人員對(duì)動(dòng)物分組采用盲法。

清除效果：

論文信息：

論文題目：Immunomodulatory multicellular scaffolds for tendon-to-bone regeneration

期刊名稱(chēng)：Science Advances

時(shí)間期卷：Vol 10, Issue 10(2024)

在線時(shí)間：2024年3月8日

DOI: 10.1126/sciadv.adk6610

產(chǎn)品信息：

貨號(hào)：CP-005-005

規(guī)格：5ml+5ml

品牌：Liposoma

產(chǎn)地：荷蘭

名稱(chēng)：Clodronate Liposomes&Control Liposomes

辦事處：靶點(diǎn)科技