显示矿物晶体和胶原纤维的矿化胶原支架的电子显微镜图像
研究人员已经添加了颜色
功劳:马利·杜威 面部和颅骨的骨伤——被称为颅颌面缺陷——可能由运动损伤、交通事故或战场损伤引起
修复这些缺陷很复杂，因为不同类型的细胞需要相互作用
在一项新的研究中，研究人员正在调查重建中使用的材料类型，看哪一种效果最好
全世界每年发生200多万例骨移植手术
CMF骨缺损通常形状不规则，这就是为什么他们经常使用再生生物材料修复
哈雷实验室开发的胶原支架生物材料含有骨骼中的成分，如钙离子和磷酸根离子，以及称为糖胺聚糖的糖化合物
哈雷实验室的研究生Vasiliki Kolliopoulos说:“我们的实验室专注于开发可降解的生物材料——也称为支架——用于骨和组织修复。”
“骨骼环境中有许多类型的细胞有助于愈合，包括形成骨骼的干细胞，以及有助于免疫反应的单核细胞
这项研究调查了支架材料如何影响这些不同细胞的综合行为
" 研究人员调整了一种胶原生物材料，使其包含在骨组织微环境中发现的三种不同类型的GAGs之一:软骨素-4-硫酸酯、软骨素-6-硫酸酯和肝素
然后，他们研究了这些GAGs如何影响对骨再生很重要的过程，如干细胞活性、免疫细胞激活和内皮细胞活性，这对新血管的形成很重要
为此，将干细胞添加到支架中，收集周围的溶液或培养基长达21天
干细胞是强大的分子工厂，可以影响伤口环境中的其他细胞
收集后，将条件培养基添加到血管中发现的内皮细胞培养物中
哈雷实验室的前研究生马利·杜威说:“骨再生需要血管的生长，没有多少人研究过支架材料如何影响内皮细胞，以及如何改善骨修复。”
研究人员追踪内皮细胞的生长6-12小时
“尽管已知肝素直接影响血管形成，但令我们惊讶的是，我们发现与其他两种支架相比，硫酸软骨素-6支架中干细胞产生的培养基导致了最大量的血管发育，”Kolliopoulos说
还对条件培养基进行了研究，以确定有助于血管和骨骼发育的分子类型，即可溶性因子
最后，研究人员将条件培养基添加到单核细胞中，并跟踪它们的生长21天，以测量它们变成的免疫细胞的类型
他们发现，可溶性因子的类型和数量因支架类型而异，硫酸软骨素-6培养基产生的免疫细胞数量最多，有助于炎症反应
研究人员计划进一步研究免疫细胞的反应
“当你的身体发出有问题的警报时，干细胞可以向单核细胞发出信号
因此，我们想知道在炎症环境中生长在支架中的干细胞是否会分泌一种不同的可溶性因子混合物，”Kolliopoulos说
“这些结果表明，可溶性因子在这些多细胞系统中起着重要作用，”Kolliopoulos说
“我们表明，细胞的反应因使用的材料而异，在进行更复杂的实验之前，了解这些相互作用非常重要
" 尚不清楚支架材料的哪个方面导致了生长因子和细胞生长的差异，这是哈雷实验室计划下一步解决的问题
“在我们确定支架如何影响细胞后，我们想结合不同的细胞类型来看看会发生什么，”Kolliopoulos说
“我们正在努力开发外科医生用来修复骨缺损的生物材料
了解这些材料对多种细胞类型的作用很重要
" 论文的第三位作者Mai Ngo帮助理解了血管的发展
论文“矿化胶原支架的糖胺聚糖含量促进间充质干细胞分泌调节血管生成和单核细胞分化的因子”发表在《材料》杂志上
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