科学中国出版社
A)3D TGFβ-BMSC-IHI纳米支架的示意图
b)明胶包被和TGF-β3负载的二氧化锰纳米管的示意图
FESEM图像表明大多数BMSCs与其他细胞和1D纤维样结构形成接触，这与天然组织的结构相似
d)通过重塑氧化微环境、增强细胞活力和移植细胞的软骨形成，软骨再生可以最终实现
鸣谢:科学中国出版社 由教授领导的一项研究
张秋玉(西北工业大学)，教授
李基范(罗格斯大学)，教授
孔亮(第四军医大学口腔医学院)建立了一种可注射的混合无机(IHI)纳米支架为模板的干细胞组件，并将其应用于临界尺寸软骨缺损的再生
软骨损伤通常是毁灭性的，并且由于软骨组织固有的低再生能力，大多数软骨损伤无法治愈
3D干细胞培养系统的兴起导致了发育生物学、疾病建模和再生医学的突破
例如，干细胞一旦移植成功，最初可以分泌营养因子来减少软骨损伤部位的炎症，然后分化成软骨细胞(例如
g
软骨细胞)用于功能恢复
然而，在实现干细胞疗法的治疗潜力之前，还有一些关键的障碍需要克服
对体内干细胞成软骨分化的有限控制经常导致受损的再生结果
此外，由于损伤部位微环境中氧化应激和炎症的普遍存在，干细胞在注射后经常发生凋亡
为了应对这些挑战，研究人员展示了3D IHI纳米支架为模板的干细胞组装系统的开发，用于先进的3D干细胞培养和植入
3D-IHI纳米支架通过定制的3D细胞-细胞和细胞-基质相互作用将干细胞快速组装成可注射的组织结构，在组装的3D培养系统中深度和均匀地递送软骨形成蛋白，并通过纳米形貌效应可控地诱导软骨形成
一旦体内植入兔软骨损伤模型，3D-IHI纳米支架通过整合前述再生细胞有效调节软骨损伤后的动态微环境，同时使用二氧化锰基组合物清除活性氧
以这种方式，在短期和长期都实现了软骨缺损的加速修复以及快速的组织重建和功能恢复
鉴于基于三维IHI纳米支架的软骨再生的优异的多功能性和治疗结果，它可能提供有希望的方法来推进各种组织工程应用
这项研究发表在《国家科学评论》上
A)显示3D-IHI纳米支架可以通过N-钙粘蛋白和FAK介导的途径之间的协同作用增强BMSC的软骨分化的示意图
b)二氧化锰纳米管和通常存在于ECM蛋白中的官能团之间的强相互作用有效地支持了细胞附着，如通过SEM图像所证明的
c)比辛可宁酸分析表明，与对照组相比，MnO2纳米管对明胶的吸收增强
d)二氧化锰纳米管模板组装方法显著增强了细胞-基质相互作用，这通过FAK基因的上调表达模式得以证明
e)代表性免疫染色图像，显示与对照组相比，BMSC-IHI纳米支架组中BMSC的软骨形成得到改善
比例尺:50微米
f-h)软骨形成基因的表达，包括SOX9 (f)、聚集蛋白聚糖(g)和Col-II (h)通过qRT-PCR测量进行表征
鸣谢:科学中国出版社 a)说明软骨修复的手术过程和时间表的示意图
MnO2纳米管的降解和再生过程可以通过MRI监测
b)为了识别我们的移植细胞，BMSCs用绿色荧光蛋白(GFP)进行基因标记
比例尺:100微米
c)ROS探针的显著降低的红色荧光信号揭示了IHI纳米支架中的MnO2 NTs可以有效地清除缺陷区域中的ROS
增殖标记Ki67免疫染色的高表达证实了促进的细胞增殖
比例尺:50微米
d)通过量化(c)中剩余GFP+细胞的数量，与其他细胞移植组相比，移植后TGFβ-BMSC-IHI纳米支架可保留显著更高数量的细胞
e)ROS探针的荧光强度直方图显示了含有MnO2 NTs的组中ROS的有效消耗
f)缺陷中Ki67+细胞的定量
(e)和(f)中的定量是基于(c)中的荧光强度产生的
鸣谢:科学中国出版社 A)说明长期(3个月)软骨再生过程的示意图
b)通过H&E、番红O染色、Col-II免疫化学染色以及肉眼观察来表征体内软骨再生
缩小比例尺:2毫米，放大比例尺:200微米
c-h)软骨厚度(通过H&E染色)(c)、细胞成分(通过番红O染色)(d)、ECM成分(通过Col II免疫染色)(E)的定量
国际软骨修复学会(ICRS)的宏观(f)和组织学评分(g)结果表明，TGFβ-BMSC-IHI纳米支架组的缺损修复质量显著提高
国际骨关节炎研究协会(OARSI)降低的评分显示TGFβ-BMSC-IHI纳米支架可以预防骨关节炎的恶化
鸣谢:科学中国出版社
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