刘宏、桑元华教授团队在纳米材料诱导神经分化方面取得新进展

daka

近日，晶体材料国家重点实验室刘宏教授团队使用羟基磷灰石(HAp)纳米棒作为一种安全有效的生长因子调控神经发生和神经元发育，为神经退行性疾病的治疗带来了新的契机和可能性。该研究成果以“Hydroxyapatite nanorods function as safe and effective growth factors regulating neural differentiation and neuron development”为题，发表于国际期刊Advanced Materials(IF=30.849)上，并获评Front Cover文章。文章通讯作者为山东大学桑元华教授、刘宏教授和北京大学邢国刚教授，第一作者为晶体材料研究院国家重点实验室博士研究生郝敏，山东大学为第一作者单位。
       世界卫生组织预测，到2040年，神经退行性疾病将会取代癌症，成为人类第二大致死性疾病。因此，如何快速进行神经修复，是临床医学面临的巨大困难之一。治疗神经退行性疾病的关键在于补充神经元，但是目前的主要问题是干细胞增殖分化速度慢和分化方向的不确定，课题组通过反复讨论分析认为，HAp具有良好的生物相容性，是牙齿和骨骼的主要成分，被广泛应用于骨组织工程领域，其中的钙磷元素是神经分化调控中发挥重要作用的元素。因此，合成了尺寸均一的HAp纳米棒，并首次将其应用于神经修复领域。研究发现，HAp纳米棒可以促进神经干细胞(NSCs)向神经元分化以及成熟，使得NSCs在分化5天内成为表现出明确电生理行为的成熟神经元，这种方法明显优于之前需要两周甚至更长时间的自然分化。根据HAp和NSCs的相对位置关系以及基因测序，课题组认为HAp通过胞吞和黏附两种途径发挥作用，是缓释长效治疗的理想候选药物。

纳米材料

        此外，该课题组进一步探讨了不同尺寸的一维HAp纳米材料对于NSCs分化的调控作用。该研究成果以“Synergistic effect of endocellular calcium ion release and nanotopograpy of one-dimensional hydroxyapatite nanomaterials for accelerating neural stem cell differentiation”为题发表在期刊Composites Part B: Engineering (IF=9.078)上。文章通讯作者为桑元华教授和刘宏教授，共同第一作者为晶体材料国家重点实验室硕士研究生何建龙和博士研究生郝敏，山东大学为第一作者单位。
        课题组近年来充分发挥重点实验室材料学优势，致力于医工交叉生物材料的研究，包括生物支架材料（Nanoscale 2016，8, 1897-1904），纳米材料（Small 2019, 15, 1905001），研究材料结构特性对干细胞分化的影响（Nano Lett. 2018, 18, 4, 2243-2253; Small 2016, 201503946），讨论功能材料介导的物理信号对干细胞分化的调控作用（Nano Energy 2021, 87, 106192）,物理信号介导的免疫调节(Adv. Sci. 2021, 8, 2100962)等。相关工作的开展，有望从材料、材料物理的角度为医学问题提供参考的思路。
       该研究工作得到了国家自然基金面上项目、国家重点研发计划、山东省重大创新工程项目、山东省自然基金杰出青年基金等资金支持，并获得山东大学和晶体材料国家重点实验室的支持。


       文章链接：
       1.Hydroxyapatite nanorods function as safe and effective growth factors regulating neural differentiation and neuron development
       2.Synergistic effect of endocellular calcium ion release and nanotopograpy of one-dimensional hydroxyapatite nanomaterials for accelerating neural stem cell differentiation


      文章来源：山东大学
      刘宏，男，1964年1月生，博士，教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。中国晶体学会理事，中国硅酸盐学会晶体生长分会副秘书长，中国光学学会材料专业委员会会员理事，山东省硅酸盐学会副秘书长，中国硅酸盐学会会员，美国化学会会员。
       桑元华，男，汉族，1983年2月生，中国山东淄博市人。2007年毕业于山东大学物理学院物理学基地班，2012年于山东大学晶体材料研究所材料物理与化学博士毕业，博士期间研究方向为YAG透明陶瓷的制备及基础缺陷研究，2011-2012年在澳大利亚核科学与技术研究院（ANSTO）联合培养期间，从事中子衍射和X射线衍射对晶体结构与性能的关系研究。2012年在山东大学晶体材料研究所工作，讲师，2014年聘为硕士研究生指导教师，在刘宏教授课题组。
        邢国刚，2001年于西安交通大学获得博士学位，同年进入北京大学神经科学研究所博士后工作站，师从著名的神经生理学家韩济生院士，研究慢性疼痛的发病机制。2004-2006年先后在美国Sanford Burnham Prebys(SBP)医学研究所和威斯康星大学神经科学系做高级访学。回国后任北京大学神经生物学系副教授、教授。主持和承担包括国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点基础研究发展计划(“973”计划)课题、国家重大科研仪器研制项目、国家重点研发计划项目、国家卫健委行业专项基金、国防科技创新特区项目等多项国家级与省部级课题。在Molecular Psychiatry,Theranostics, Pain, Science Signaling等国内外学术期刊发表SCI论文90余篇。参加编写国家卫健委“十三五”规划教材《生理学》及《康复生理学》（人民卫生出版社）等教材和专著8部。获得北京市自然科学奖二等奖（2019年）、北京市科学技术奖二等奖（2012年）和中国针灸学会科学技术奖二等奖（2010年）等奖项。