文献信息

近日，昆明医科大学科技成果孵化中心、云南省干细胞和再生医学重点实验室，云南省第一人民医院口腔科，云南省第三人民医院内分泌科等单位的研究成果“Synergistic anti-inflammatory and osteogenic n-HA/resveratrol/chitosan composite microspheres for osteoporotic bone regeneration（协同抗炎成骨的n-HA/白藜芦醇/壳聚糖复合微球用于骨质疏松性骨再生）在杂志Bioactive Materials（IF：14.593）上发表。平生公司的离活一体Micro CT（型号NEMO）在论文中提供了重要的大鼠股骨图像和定量分析。

该研究的通讯作者为桂莉和陆声教授，第一作者为李丽梅、于玛丽和李瑶。

文献背景：

随着社会人口老龄化，骨质疏松性骨缺损的治疗在临床上面临巨大挑战，开发一种兼具治疗骨质疏松症和促进骨缺损再生修复的功能材料具有重要意义。通常地，移植材料伴随着炎性细胞的浸润和促炎因子的大量分泌，阻碍了缺损骨的修复。本研究设计了纳米羟基磷灰石（n-HA）/白藜芦醇（Res）/壳聚糖（CS）复合微球，通过局部缓释Res，创造有利的微环境，促进成骨。体外释放研究证实了n-HA/Res/CS微球用于Res控释的可行性。值得注意的是，微球具有显著的抗炎活性，表现为促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和iNOS在RAW264.7细胞中的表达呈剂量依赖性下降。此外，复合微球增强了骨髓基质干细胞在微球上的粘附和增殖，表明复合微球有利于细胞生长。Runx2、ALP、Col-1和OCN的上调以及成骨介质中的大量矿化支持了增强骨分化的能力。当植入骨质疏松性大鼠股骨髁的骨缺损中时，增强的软骨内骨愈合和骨再生表明，n-HA /Res /CS复合微球更有利于受损的骨折愈合。结果表明，优化的nHA／Res／CS复合微球可作为骨质疏松性骨缺损／骨折治疗的多功能填料。

实验方法：

骨质疏松模型

为建立骨质疏松动物模型，对大鼠进行双侧卵巢切除（OVX）。简言之，在戊巴比妥钠（30毫克/千克）的作用下，大鼠双侧腰部皮肤接受1厘米的线性切口。对于OVX大鼠，轻轻移除两个卵巢。然后重新定位并缝合组织层。手术后，皮下注射青霉素（0.05毫克/千克）以抗感染。2个月后，根据先前的研究，此时应已建立骨质疏松模型。

临界骨缺损模型

将上述成功制备的骨质疏松性大鼠麻醉处理后，制造直径为3 mm、高度为3 mm的缺损，植入复合微球，骨蜡处理后，逐层缝合。手术后，皮下注射青霉素（0.05毫克/千克）以抗感染。6 周后取材。

Micro-CT分析

用显微CT系统（NEMO，NMC-100，平生医疗科技有限公司）分析植入物（n=3）。简单地说，将试样置于样品架中，在以下条件下扫描：扫描分辨率，7.5μm；电源电压90 kV，电流0.06 mA，由采集软件Cruiser（平生公司）完成。为了定量评估缺陷内的成骨，通过连接到Micro CT的分析软件Avatar（平生公司）选择直径为2.5 mm、高度为2.5 mm的感兴趣区域（ROI），以表示内部再生骨。这得出了骨密度（BMD）、骨体积/总体积（BV/TV）、连接密度（Conn.D）、小梁厚度（Tb.Th）、小梁分离（Tb.Sp）和小梁数量（Tb.N）。

实验结果：

显微CT成像显示，负载Res的微球改善了成骨能力（图10a）。CM-0组再生不良，缺损区组织数量有限。CM-50的作用略大于CM-30和CM-40，但CM-30和CM-40之间的差异无统计学意义，表明释放Res以剂量依赖性方式有效促进骨形成。值得注意的是，CM-50组可见部分组织桥接，大量新生骨向缺损区中心扩展。与3D图像观察一致，随着负载Res含量的增加，BMD、BV/TV、Conn.D、Tb⋅Th，Tb⋅N增加，Tb.Sp降低（图10b）。这表明各组之间已经形成了骨组织。与其他组相比，高Res负荷CM-50组显示出更强的骨重建能力。

n-HA /Res /CS复合微球的体内骨重建。（a） 6周时各组的显微CT图像，蓝色虚线圆圈表示原始缺陷区域。（b） 股骨缺损内骨再生的显微CT参数。BMD：骨密度；BV /TV：骨体积/总体积；连接D：连接密度；Tb⋅Th：小梁厚度；Tb.Sp：小梁分离；Tb⋅N：小梁数。误差条表示平均值的标准偏差（n=3）（***p<0.001；**p<0.01；*p<0.05）。（有关此图例中颜色参考的解释，请读者参考本文的Web版本。）

文献结论：

采用乳化化学交联法制备了生物相容性n-HA／Res／CS复合微球。该系统能够操纵Res的药物释放曲线，影响RAW264.7细胞的抗炎程度。正如预期的那样，负载Res的微球在炎症标记物、TNF-α、IL-1β和iNOS的下调方面引发了增强的抗炎反应。体外和体内评价表明，该复合微球能够刺激骨髓基质干细胞增殖和骨分化，并在骨质疏松条件下促进内软骨形成和骨重塑。结果表明，n-HA /Res /CS复合微球作为骨填料有可能修复骨质疏松性骨缺损/骨折。

使用设备：

Micro CT（型号：NEMO）（平生医疗科技）

影像软件：Avatar（平生医疗科技）