日前，天津医科大学第二医院马士卿副教授课题组成功构建了一种同轴的SIS/HA复合水凝胶支架，旨在通过内外双重机制，利用同轴支架实现对拔牙后牙槽窝的全方位、高效的骨修复。该成果近期发表于国际期刊《Bioactive Materials》（IF=18）/ Q1/中科院1区），题目为：“A deformable SIS/HA composite hydrogel coaxial scaffold promotes alveolar bone regeneration after tooth extraction”。
在牙槽窝愈合过程中，体内不同类型细胞和多种生长因子的表达和相互作用在空间和时间上受到调控，以促进牙槽窝的重塑和建设。然而，牙槽骨是一种依赖于牙齿的结构，在牙齿缺失后的生理性或病理性骨重塑过程中，由于缺乏功能性刺激和血管供血不足，牙槽骨会在水平或垂直方向上被不同程度地吸收。其次，拔牙后，软组织细胞会迅速向拔牙窝缺损区增殖，从而占据骨组织形成所需的空间。为了解决这一问题，牙槽嵴保存（Alveolar Ridge Preservation, ARP）技术被提出，它通过在拔牙后立即使用生物材料填充物来减少牙槽嵴的尺寸变化，这些生物材料包括自体骨、同种异体移植物和异种移植物。尽管临床中常用的骨植入材料能够维持骨形成空间并引导骨再生，但它仍然缺乏必要的生物活性成分，特别是在新骨形成质量和愈合时间方面仍有缺陷。
基于上述问题，马士卿课题组创新性构建了一种同轴的SIS/HA复合水凝胶支架，其外层为装载GL13K的SIS/HA支架（模仿密质骨），内核为装载BMSCs-Exos的SIS水凝胶（类似于骨骼中的软组织）。将含有GL13K的SIS/HA支架设计为初始阶段快速释放，不仅能发挥局部抗菌作用，还能为后续骨形成创造有利环境。此外，同轴支架内部水凝胶中的BMSCs-Exos能够长期有效地促进HUVECs和BMSCs向支架内部的增殖和迁移，增强支架内的血管生成和成骨分化，实现从外向内的全面骨修复效果。研究结果显示，同轴支架在保持良好机械强度的同时，还表现出了一定的变形能力，使其能够适应性地填充拔牙窝并维持成骨空间。体外实验中，SIS/HA复合水凝胶同轴支架展现了优异的细胞相容性，促进了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖和迁移，上调了与成骨（BMP2、ALP、RUNX2和OPN）和血管生成（HIF-1α和VEGF）相关基因的表达。体内实验中，支架内层富含的BMSCs-Exos显著增强了细胞向支架内部的迁移，有效诱导支架内部的血管生成和成骨分化，在拔牙窝中实现了显著的骨再生效果，BV/TV（骨体积/总体积）达到80.508 ± 3.04%，改善缺损中心处骨生成率较低的问题，为牙槽骨再生的临床治疗提供了全新的思路与解决方案。
该文章由天津医科大学第二医院马士卿副教授与天津医科大学口腔医院邓嘉胤教授合作完成，天津医科大学第二医院口腔科马士卿，以及天津医科大学研究生李雨萌、姚诗宇为本文的共同第一作者。同时，该研究获得了天津市自然科学基金、天津医科大学“临床人才培养123攀登计划”和天津医科大学第二医院青年基金等研究项目资助和支持。
来源丨科研科
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