生物材料表面纳米柱阵列调控骨组织修复

qiangzi

骨缺损导致患者运动障碍、功能缺失甚至危及生命。由于自体骨的来源有限，异体骨有排异性，骨修复与再生一直是医学难题。以干细胞、支架材料和生长因子为主要构成元素的组织工程方法是这一难题的最有前途的解决方式。其中，调控干细胞向成骨细胞分化，是实现新骨形成、骨组织重建的关键。利用特殊蛋白对干细胞分化进行调控的方法，因蛋白价格来源少、价格高、容易失活，且调控耗周期长，难以实用化。近年来发现利用材料表面纳米结构可以实现可靠、快速、持久且位置可控的干细胞分化的精准调控，这种干细胞的物理调控方法为骨修复提供了重要的途径。然而，目前为止，很少有人利用生物可降解材料构建纳米结构，实现纳米结构调控的干细胞成骨分化和骨组织修复过程。

近日，山东大学刘宏、刘铎和山东大学齐鲁医院刘超等人利用市售的不同型号的多孔阳极氧化铝（AAO）作为模板，采用简便易行的微压印的方法在聚乳酸（PLA）薄膜表面构建了不同直径的纳米柱阵列。通过对人的脂肪来源间充质干细胞（hADSCs）在PLA纳米柱阵列上的分化行为的研究，发现在不使用任何化学或者生物诱导条件下，hADSCs在不同直径的纳米柱表面结构上表现出完全不同的分化能力。研究发现，直径为200 nm的纳米柱阵列最能促进脂肪间充质干细胞向成骨分化，动物实验也证实了这种PLA纳米柱阵列材料可以实现异位成骨。相关成果以题为“Polylactic Acid Nanopillar Array-Driven Osteogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stem Cells Determined by Pillar Diameter”发表在Nano Letters上。