赖毓霄课题组在骨肉瘤术后治疗及骨修复再生方面取得新进展

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近日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）医工所转化医学研究与发展中心赖毓霄研究员研究团队，围绕骨肉瘤治疗的临床挑战，首次探讨了金属镁抗肿瘤、光热、促成骨的多重功能，采用低温沉积3D打印技术研发了一种含镁可降解高分子多功能多孔仿生支架，赋予其近红外光热效应抑制肿瘤复发，并序贯释放镁离子有效促进骨缺损修复，具有广阔的临床应用前景。此项研究成果以Multifunctional magnesium incorporated scaffolds by 3D-Printing for comprehensive postsurgical management of osteosarcoma为题发表在生物材料领域权威刊物Biomaterials 上。论文第一作者为深圳先进院龙晶和张卫副研究员，通讯作者为深圳先进院赖毓霄研究员。该工作的完成还要特别感谢秦岭教授和深圳先进院材料界面中心喻学峰研究员团队的大力支持。

　　 低温3D打印镁复合多功能支架用于骨肉瘤术后治疗及骨缺损修复的研究路线图

　　骨肉瘤(OS)是最常见的恶性原发性骨肿瘤，容易发生肺部转移，恶性程度高，预后差。现有治疗骨肿瘤手段如外科保肢手术治疗、新辅助化疗(术前化疗+外科治疗+术后化疗)等，无法平衡治疗与修复之间的矛盾，如手术切除后的大面积骨缺损若无法修复，导致的致残致畸率非常高，严重影响病患的术后生活质量。因此，如何早期干预骨肿瘤并有效防止术后复发，减少放/化疗带来的严重毒副作用及骨肿瘤组织切除术后残留肿瘤细胞的消融和术后大面积骨缺损的修复及再生，是提高骨肿瘤术后生存率的有效办法，也是当代恶性骨肿瘤临床治疗中富有挑战性的重要问题，需要寻找新型的治疗策略是解决骨肿瘤临床问题的关键，深圳先进院赖毓霄团队创新性的构建了一种骨肿瘤治疗-骨缺损修复一体化活性生物材料，在金属镁颗粒与PLGA聚合物的复合材料体系基础上，构建具有“抑制肿瘤+促进成骨+力学适配”一体化活性支架。研究人员以3D打印技术为桥梁，实现宏观/微观多重结构仿生、力学适配及组成可控的复合多孔支架的精准制造，通过材料学、影像学、组织学、分子生物学等手段，深入探讨了镁复合多功能支架的组成结构与其降解性能、光热性能、体内降解的产物与抑制肿瘤及促进成骨之间的生物学机制。
　　镁复合多功能支架具有良好的生物相容性和降解可控性，通过一系列的光热实验证明了在近红外激光照射下，金属镁颗粒具有良好的近红外光热效果，镁复合多功能支架能在近红外光响应条件下快速实现残余肿瘤的消融，有效抑制了肿瘤复发，而且释放的镁离子能够促进后期的骨再生，进而赋予支架抑制肿瘤复发和缺损骨修复的双功能。通过研究发现镁复合多功能支架可激活成骨细胞的AKT和β-catenin通路，上调成骨细胞相关转录因子Runx2、Osterix的表达和晚期OPN、OPG、OCN蛋白的表达，为研发多功能活性生物材料用于骨肉瘤术后防复发治疗及骨修复再生提供新思路与新方法，具有广阔的临床应用前景。
　　该研究得到了国家自然科学基金委（82022045，22007098）, 中国科学院创新交叉团队项目（JCTD-2020-19），深圳市战略性新兴产业发展专项资金“创新链+产业链”融合专项扶持计划（201806081503414910）和深圳科创委基础研究项目（JCYJ20190807154807663）的支持。
　　论文链接  ：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120950


      文章来源：深圳先进院
       赖毓霄，研究员。目前担任中国科学院深圳先进技术研究院医工所转化医学中心执行主任，广东省生物医用材料增材制造工程实验室主任，国家自然科学基金优秀青年基金获得者、广东省科技创新青年拔尖人才。主持科技部青年863项目、国家自然科学基金、广东省及深圳市等课题10余项，在Biomaterials等学术期刊发表论文40余篇。申请中国及PCT专利22项，获得授权9项。从事骨科植入性功能材料的研究和临床转化应用，开发了一系列具有自主知识产权的活性骨修复产品，并已通过国家药品监督管理总局创新医疗器械特别审批程序，开展多中心临床实验。获得2019年中国专利奖银奖、第45届日内瓦国际发明展银奖、2017年中国产学研合作创新奖等奖项。