深圳先進(jìn)院在骨肉瘤術(shù)后治療及骨修復(fù)再生方面取得新進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)院”）醫(yī)工所轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究與發(fā)展中心賴毓霄研究員研究團(tuán)隊(duì)，圍繞骨肉瘤治療的臨床挑戰(zhàn)，首次探討了金屬鎂抗腫瘤、光熱、促成骨的多重功能，采用低溫沉積3D打印技術(shù)研發(fā)了一種含鎂可降解高分子多功能多孔仿生支架，賦予其近紅外光熱效應(yīng)抑制腫瘤復(fù)發(fā)，并序貫釋放鎂離子有效促進(jìn)骨缺損修復(fù)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。此項(xiàng)研究成果以Multifunctional magnesium incorporated scaffolds by 3D-Printing for comprehensive postsurgical management of osteosarcoma為題發(fā)表在生物材料領(lǐng)域權(quán)威刊物Biomaterials 上。論文第一作者為深圳先進(jìn)院龍晶和張衛(wèi)副研究員，通訊作者為深圳先進(jìn)院賴毓霄研究員。該工作的完成還要特別感謝秦嶺教授和深圳先進(jìn)院材料界面中心喻學(xué)峰研究員團(tuán)隊(duì)的大力支持。
骨肉瘤(OS)是最常見的惡性原發(fā)性骨腫瘤，容易發(fā)生肺部轉(zhuǎn)移，惡性程度高，預(yù)后差。現(xiàn)有治療骨腫瘤手段如外科保肢手術(shù)治療、新輔助化療(術(shù)前化療+外科治療+術(shù)后化療)等，無法平衡治療與修復(fù)之間的矛盾，如手術(shù)切除后的大面積骨缺損若無法修復(fù)，導(dǎo)致的致殘致畸率非常高，嚴(yán)重影響病患的術(shù)后生活質(zhì)量。因此，如何早期干預(yù)骨腫瘤并有效防止術(shù)后復(fù)發(fā)，減少放/化療帶來的嚴(yán)重毒副作用及骨腫瘤組織切除術(shù)后殘留腫瘤細(xì)胞的消融和術(shù)后大面積骨缺損的修復(fù)及再生，是提高骨腫瘤術(shù)后生存率的有效辦法，也是當(dāng)代惡性骨腫瘤臨床治療中富有挑戰(zhàn)性的重要問題，需要尋找新型的治療策略是解決骨腫瘤臨床問題的關(guān)鍵，深圳先進(jìn)院賴毓霄團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性的構(gòu)建了一種骨腫瘤治療-骨缺損修復(fù)一體化活性生物材料，在金屬鎂顆粒與PLGA聚合物的復(fù)合材料體系基礎(chǔ)上，構(gòu)建具有“抑制腫瘤+促進(jìn)成骨+力學(xué)適配”一體化活性支架。研究人員以3D打印技術(shù)為橋梁，實(shí)現(xiàn)宏觀/微觀多重結(jié)構(gòu)仿生、力學(xué)適配及組成可控的復(fù)合多孔支架的精準(zhǔn)制造，通過材料學(xué)、影像學(xué)、組織學(xué)、分子生物學(xué)等手段，深入探討了鎂復(fù)合多功能支架的組成結(jié)構(gòu)與其降解性能、光熱性能、體內(nèi)降解的產(chǎn)物與抑制腫瘤及促進(jìn)成骨之間的生物學(xué)機(jī)制。
鎂復(fù)合多功能支架具有良好的生物相容性和降解可控性，通過一系列的光熱實(shí)驗(yàn)證明了在近紅外激光照射下，金屬鎂顆粒具有良好的近紅外光熱效果，鎂復(fù)合多功能支架能在近紅外光響應(yīng)條件下快速實(shí)現(xiàn)殘余腫瘤的消融，有效抑制了腫瘤復(fù)發(fā)，而且釋放的鎂離子能夠促進(jìn)后期的骨再生，進(jìn)而賦予支架抑制腫瘤復(fù)發(fā)和缺損骨修復(fù)的雙功能。通過研究發(fā)現(xiàn)鎂復(fù)合多功能支架可激活成骨細(xì)胞的AKT和β-catenin通路，上調(diào)成骨細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Runx2、Osterix的表達(dá)和晚期OPN、OPG、OCN蛋白的表達(dá)，為研發(fā)多功能活性生物材料用于骨肉瘤術(shù)后防復(fù)發(fā)治療及骨修復(fù)再生提供新思路與新方法，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委, 中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，深圳市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金“創(chuàng)新鏈+產(chǎn)業(yè)鏈”融合專項(xiàng)扶持計(jì)劃和深圳科創(chuàng)委基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的支持。
低溫3D打印鎂復(fù)合多功能支架用于骨肉瘤術(shù)后治療及骨缺損修復(fù)的研究路線圖
