面部和頭骨的骨損傷(稱為顱頜面缺陷)可由運動損傷、車禍或戰(zhàn)場傷害引起。修復(fù)此類缺陷很復(fù)雜，因為不同類型的細胞需要彼此相互作用。在一項新研究中，研究人員正在調(diào)查重建中使用的材料類型，以確定哪種材料效果最好。
全世界每年發(fā)生超過 200 萬例骨移植手術(shù)。CMF 骨缺損通常形狀不規(guī)則，這就是為什么經(jīng)常使用再生生物材料修復(fù)它們的原因。哈雷實驗室開發(fā)的膠原支架生物材料含有骨骼中的成分，如鈣和磷酸根離子，以及稱為糖胺聚糖 (GAG) 的糖化合物。
“我們的實驗室專注于開發(fā)可降解的生物材料——也稱為支架——用于骨骼和組織修復(fù)，”哈雷實驗室的研究生 Vasiliki Kolliopoulos 說。“骨骼環(huán)境中有許多類型的細胞有助于愈合，包括形成骨骼的干細胞和有助于免疫反應(yīng)的單核細胞。這項研究調(diào)查了支架材料如何影響這些不同細胞的組合行為。”
研究人員采用了一種膠原生物材料，以包含在骨組織微環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的三種不同類型的 GAG 之一：硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素和肝素。然后，他們研究了這些 GAG 如何影響對骨再生很重要的過程，如干細胞活性、免疫細胞活化和內(nèi)皮細胞活性，這對新血管的形成很重要。
為此，將干細胞添加到支架中，并收集周圍溶液或培養(yǎng)基長達 21 天。干細胞是強大的分子工廠，可能會影響傷口環(huán)境中的其他細胞。收集后，將條件培養(yǎng)基添加到血管中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)皮細胞培養(yǎng)物中。“骨骼再生需要血管的生長，很少有人研究過支架材料如何影響內(nèi)皮細胞以及它如何改善骨骼修復(fù)，”哈雷實驗室的前研究生 Marley Dewey 說。
研究人員跟蹤了內(nèi)皮細胞的生長 6-12 小時。“雖然已知肝素會直接影響血管形成，但令我們驚訝的是，與其他兩種支架相比，由干細胞在 6-硫酸軟骨素支架中產(chǎn)生的培養(yǎng)基導致了最多的血管發(fā)育，”Kolliopoulos 說.
還研究了條件培養(yǎng)基以確定有助于血管和骨骼發(fā)育的分子類型，稱為可溶性因子。最后，研究人員將條件培養(yǎng)基添加到單核細胞中，并跟蹤它們的生長 21 天，以測量它們變成的免疫細胞的類型。他們發(fā)現(xiàn)每種支架類型的可溶性因子的類型和數(shù)量都不同，硫酸軟骨素培養(yǎng)基產(chǎn)生的免疫細胞數(shù)量最多，有助于炎癥反應(yīng)。
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