西北大学的科学家开发了一种新型的生物活性子料，这种质料乐成地在大型动物模子的膝枢纽中再生了高质量的软骨。
虽然这种质料看起来像橡胶状的粘液，但现实上它是一个由分子因素组成的重大网络，这些因素配相助用，模拟体内软骨的自然情形。
新生物质料的微观图像。纳米纤维是粉红色的;透明质酸显示为紫色。
在这项新研究中，研究职员将这种质料应用于动物膝枢纽的受损软骨。仅仅六个月内，研究职员就视察到增强修复的证据，包括新的软骨生长，这些新软骨含有自然生物聚合物（胶原卵白II和卵白聚糖），这些生物聚合物使枢纽能够无痛地遭受机械压力。
研究职员体现，通过进一步研究，这种新质料有望在未来用于预防全膝枢纽置换手术，治疗像骨枢纽炎这样的退行性疾病以及修复像前交织韧带（ACL）撕裂这样的运动损伤。
这项研究将在8月5日这一周揭晓在《美国国家科学院院刊》上。
“软骨是我们枢纽中的要害组成部分，”向导这项研究的西北大学Samuel I. Stupp说。“当软骨受损或随着时间的推移而破碎时，它会对人们的整体康健和行动能力爆发重大影响。问题在于，在成年人体内，软骨没有自我愈合的能力。sunbet新疗法可以诱导一种不自然再生的组织的修复。我们以为sunbet治疗要领可以资助解决一个严重的、未知足的临床需求。”
作为再生纳米医学的先锋，Stupp是西北大学质料科学与工程、化学、医学和生物医学工程的董事会受托教授，也是Simpson Querrey生物纳米手艺研究所及其隶属中心再生纳米医学中心的首创主任。Jacob Lewis是Stupp实验室的前博士生，是该论文的第一作者。
质料中包括什么？
这项新研究是对Stupp实验室最近揭晓的事情的跟进，在此前的研究中，该团队使用“舞蹈的分子”来激活人类软骨细胞，增进构建组织基质的卵白质的天生。新研究没有使用“舞蹈的分子”，而是评估了一种在Stupp实验室开发的混淆生物质料。新生物质料由两个因素组成：一种团结转化生长因子β-1（TGFβ-1）的生物活性肽——TGFβ-1是软骨生长和维持的要害卵白质，以及一种改良的透明质酸——透明质酸是一种保存于软骨和枢纽润滑滑液中的自然多糖。
“许多人熟悉透明质酸，由于它是护肤品中的一种盛行因素，”Stupp说。“它还自然保存于人体的许多组织中，包括枢纽和大脑。我们选择它是由于它类似于软骨中的自然聚合物。”
Stupp的团队整合了生物活性肽和化学改良的透明质酸颗粒，以驱动纳米纤维自组织成束，模拟软骨的自然结构。目的是建设一个吸引身体自身细胞再生软骨组织的支架。使用纳米纤维中的生物活性信号，质料通详尽胞填充支架，增进软骨修复。
比照软骨（用番红染色），在图像的左上角显示有缺陷
对人类的临床相关性
为了评估该质料在增进软骨生长方面的有用性，研究职员在绵羊的膝枢纽缺损中测试了它。这项事情在威斯康星大学麦迪逊分校兽医学院Mark Markel的实验室举行。
Stupp体现，在绵羊模子中测试至关主要。与人类一样，绵羊的软骨顽固且很是难以再生。绵羊的膝枢纽和人类的膝枢纽在承重、尺寸和机械负荷方面也有相似之处。
“在绵羊模子上的研究更能展望这种治疗在人类中的效果，”Stupp说。“在其他较小的动物中，软骨再生更为容易。”
在研究中，研究职员将这种厚重的糊状质料注射到软骨缺损中，在那里它转化为橡胶状的基质。随着支架的降解，不但新软骨生长填补了缺损，并且修复的组织质量始终高于比照组。
长期的解决计划
未来，Stupp设想这种新质料可以在开放枢纽或枢纽镜手术中应用。目今的标准照顾护士是微骨折手术，外科医生在骨头下方制造小裂痕以诱导新软骨的生长。
“微骨折要领的主要问题在于，它通�；嵝纬上宋砉�——这种软骨与我们耳朵中的相同——而不是我们需要的透明软骨，才华使枢纽功效正常，”Stupp说。“通过再生透明软骨，sunbet要领应更能对抗磨损，从而恒久解决行动能力差和枢纽疼痛的问题，同时也阻止了使用大型硬件举行枢纽重修的需要。”
这项研究题为《一种用于绵羊模子软骨修复的生物活性超分子和共价聚合物支架》，由Mike和Mary Sue Shannon家族基金会资助，用于灵感来自生物和生物活性子料系统的肌肉骨骼再生。
处置惩罚过的软骨（用番红染色）显示缺陷被填充
杂志：Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI：10.1073/pnas.2405454121
