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可注射ROS响应型水凝胶释放的负载天麻素仿生纳米囊泡通过增强自噬促进糖尿病骨再生
作者: 赵鹏宇
单位: 山西省人民医院

摘要

本研究拟制备负载天麻素(GAS)的细胞膜衍生纳米囊泡(BNVs),以 ROS响应型水凝胶为载体,构建负载 GAS@BNVs 的可注射光交联ROS响应型水凝胶,研究局部缓释天麻素对糖尿病大鼠骨缺损的影响,在此基础上,探索天麻素在高糖环境下调节自噬,缓解细胞衰老的潜在信号通路,从而为临床上糖尿病患者骨缺损的修复提供理论基础,具有重要的科学意义和社会价值。

GAS@BNVs/ROS响应性水凝胶的制备与表征(傅里叶变红外光谱仪、扫描电子显微镜及细胞活/死染色、CCK-8);激活自噬与促进成骨的体内外验证(通过自噬通量的检测、线粒体膜电检测及 WB、qRT-PCR 检测自噬基因及蛋白的表达,验证天麻素对自噬的激活;通过 ALP 及 ARS 染色及检测成骨相关蛋白、基因的表达,验证天麻素发挥的促成骨作用;利用免疫组织化学检测、免疫荧光染色及组织切片染色法评价天麻素在动物体内骨缺损修复中发挥的促进自噬及改善骨再生作用);高糖条件下GAS介导自噬激活的机制探究(转录组测序分析差异表达基因并进行验证);

1.体外效果:与对照组相比,GAS@BNVs能更有效地激活自噬通量,并促进成骨分化。该组的自噬相关基因及蛋白表达均有明显提高;BMP2、ALP、Runx2等关键成骨基因与蛋白的表达水平也显著提高。

2.机制探索:WB结果显示,GAS@BNVs激活了细胞中PINK1、Parkin等的表达水平,提高了自噬通量。

3.体内验证:动物体内实验结果显示,GAS@BNVs/ROS响应性水凝胶植入组在术后4周和8周的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)等关键骨缺损修复指标上均显著优于其他组,组织内自噬相关蛋白表达水平也显著提高。


本研究创新性地开发出可注射的ROS响应型光交联水凝胶,整合了负载天麻素的仿生纳米囊泡,实现了动态药物释放与微环境重编程的协同效应。研究系统阐明了GAS通过激活自噬,缓解BMSCs功能障碍的机制,在糖尿病体内模型中验证了该水凝胶促进骨愈合的疗效,通过生物材料与生物学相结合的策略,为糖尿病骨再生领域的临床转化奠定了理论基础。

关键词: 天麻素;仿生纳米囊泡;ROS响应型水凝胶;自噬;糖尿病骨缺损修复
来源:中华口腔医学会口腔修复学专业委员会第19次口腔修复学学术会议