水凝胶微球利用集锦：骨修复研究
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骨骼系统具有负重、器官庇护和协调运动等功用，日常由创伤、传染和衰朽所引发的骨骼疾病易招致骨缺损，会严峻影响患者的生活量量[1]。因而，关于
骨修复与再生相关的研究日益遭到存眷。干细胞是骨再生的根底，间接打针干细胞悬液递送的体例，会招致细胞因流体剪切应力而损伤，且细胞因为欠缺粘附力易扩散流失。因而，将干细胞封拆在可打针的水凝胶微球中再打针递送到受伤部位，能够实现不变高效递送，从而促进骨组织修复[2]。打针含有细胞的水凝胶微球是一种微创的组织再生办法，能够促进细胞增殖、迁徙与分化，已被普遍运利用于骨组织修复与再生[3]。本期EFL整理了水凝胶微球在骨修复与再生中的利用供各人参考进修。
1. Bioactive Materials ( IF 16.874 )：通过连系脱钙骨基量框架和基于光交联成骨微凝胶的骨再生单位修复大尺寸骨缺损；2021
素材：甲基丙烯酸酯明胶/通明量酸（GelMA/HAMA）微凝胶，骨髓间充量干细胞（BMSCs）。
办法：通过微流控手艺造备具有成骨微情况仿生的光交联甲基丙烯酸酯明胶/通明量酸（GelMA/HAMA）微凝胶，然后接种骨髓间充量干细胞（BMSCs）并停止成骨诱导培育提拔构建骨再生单位（BRUs）。
成果：1）BRUs能够间接打针至裸鼠皮下实现异位成骨（即“可打针骨”）；2）BRUs也能够复合DBM框架素材构建具有三维形态的组织工程骨，并胜利修复了兔子胫骨缺损。
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2. ACS Nano (IF 18.027)：微流控水凝胶微球促进松量骨再生；2021
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素材：双膦酸盐（BP）功用化的可打针水凝胶微球(GelMA-BP-Mg)，成骨细胞，内皮细胞，破骨细胞。
办法：操纵金属离子配体的配位反响构建了双膦酸盐（BP）功用化的可打针水凝胶微球(GelMA-BP-Mg)，通过磁力实现对Mg2+的负载与控释，研究对骨量松散性骨缺损的松量的骨重建感化。
成果：体内和体外尝试成果表白，该微球具有主动捕获Mg2+、微创打针性、持续缓释性和骨靶向性。通过对镁离子的负载与控释刺激成骨细胞和内皮细胞，按捺破骨细胞，有利于成骨和血管生成，最末有效促进松量骨再生。
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3. Chemical Engineering Journal ( IF 16.744 )：生物信号集成微流控水凝胶微球促进骨再生；2022
素材：成骨和血管生成信号肽，甲基丙烯酸明胶（GelMA），骨髓间量干细胞（BMSCs），人脐静脉内皮细胞（HUVEC）。
办法：基于微流控手艺，起首构建了一个集成的生物信号肽系统（SVVYGLR-BFP），通过摘用固相合成法，巯基和双键点击反响将成骨和血管生成信号肽交联成甲基丙烯酸明胶（GelMA）构成的生物信号整合微球（GelMA-SB）。
成果：GelMA-SB能够在骨缺损区实现高效缓释，并继续传递综合生物信号。与比照组比拟，GelMA-SB可有效递送成骨和血管生成生物信号肽，激活ALP和PI3K信号通路，从而促进骨髓间充量干细胞（BMSCs）的成骨分化和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的血管化。体内尝试表白，GelMA-SB 通过诱导成骨分化和重生血管构成，促进骨缺损处的骨组织再生。综上所述，设想了一种用于部分递送整合生物信号肽的组织工程系统，以确保肽的持久释放、微创、易于造备，最末实现骨缺损再生的有效治疗。
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4. Chemical Engineering Journal ( IF 16.744 )：含干细胞的可打针水凝胶微球用于松量骨再生；2020
素材：明胶甲基丙烯酰胺（GelMA），骨髓间量干细胞（BMSCs）。
办法：设想了一种微流体同步交联手艺，通过调剂明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）的流速和浓度，获得所需颗粒（50-400μm）和孔径为（0-50μm）大小的可打针均量多孔水凝胶微球。
成果：同步交联掌握了交联的强度，避免熔融和不平均的交联。粒径为300μm，孔径为50μm的冻干微球可快速吸附鼠骨髓来源的干细胞（BMSCs），并在体外连结其活力和成骨潜能。当部分注进鼠骨缺损模子中时，细胞多孔微球促进了组织再生。表白，由微流体同步交联手艺产生的水凝胶微球不变且具有生物相容性，而且在拆载干细胞时具有强大的再生潜力。
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5. Acta Biomaterialia ( IF 10.633 )：用于骨再生医学的用血管内皮细胞包裹的骨珠；2022
素材：水凝胶微珠，间充量干细胞，血管内皮细胞。
办法：基于水凝胶微珠的办法造备血管化和高密度组织移动物。通过自觉收缩，利用液体分配器和半主动扭转烧瓶造备了 2,000个间充量干细胞包裹的胶原微凝胶 (2 µL)，称为骨珠。
成果：与静态培育提拔比拟，转瓶中的机械刺激进一步改进了骨珠中间充量干细胞的成骨分化。血管内皮细胞很随便附着并笼盖骨珠的外表，构成微通道。在颅骨缺损的大鼠中通过促进血管构成显著促进骨再生。那种笼盖有血管内皮细胞的微凝胶珠为设想骨再生医学的组织移动物供给了一种有前途的办法。
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参考文献：
1. Zhang H, S Wu, W Chen, Y Hu, Z Geng and J Su. (2023). Bone/cartilage targeted hydrogel: Strategies and applications. Bioact Mater 23:156-169.
2. Zhu K, Y Yu, Y Cheng, C Tian, G Zhao and Y Zhao. (2019). All-Aqueous-Phase Microfluidics for Cell Encapsulation. ACS Appl Mater Interfaces 11:4826-4832.
3. Daly AC, L Riley, T Segura and JA Burdick. (2020). Hydrogel microparticles for biomedical applications. Nat Rev Mater 5:20-43.
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