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定制合成非蛋白化合物KGN接枝到超顺磁性氧化铁(USPIO)复合材料促进软骨再生
发布时间:2021-03-05     作者:zzj   分享到:

关节软骨组织由于无血管、神经和淋巴组织和细胞密度低,其自我修复和再生能力很差。尽管有传统的治疗方法,包括骨髓刺激、自体移植物和基质诱导的自体软骨植入,但要获得类似于天然透明软骨的再生软骨是很困难的。Kartogenin (KGN)是一种新兴的稳定的非蛋白化合物,具有促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的能力,可促进软骨再生。然而KGN是疏水性药物,大部分的KGN会被循环系统吸收从而大大减少其促进软骨再生的作用。

KGN接枝到超顺磁性氧化铁(USPIO)表面,并将其包裹进纤维素纳米晶/葡聚糖(CNC/Dex)复合水凝胶中,发现KGN可长期稳定地被释放,并能招募内源性宿主细胞、诱导骨髓间充质干细胞分化,促进原位软骨再生。与此同时,USPIO的掺入使水凝胶能明显增强磁共振信号,并保持稳定的弛豫速率,体内外几乎无损耗。

首先用沉淀法制作了USPIO,接着通过红外表征发现1710 cm1处会出现KGN的特征吸收峰,由此表明KGNUSPIOFe3O4@SiO2-NH2)的成功结合(Figure 1D)。然后用酸水解方法制备了长度为 87 ± 14 nm直径为7.3 ± 1.8 nm纤维素纳米晶。(图1 BC

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接着评估了CNC/Dex水凝胶[CNC, 5%(w/w)]在磷酸盐缓冲的生理盐水(PBS, pH 7.4)和胰蛋白酶环境中的降解性能,发现随着时间的推移,CNC/Dex水凝胶在胰蛋白酶环境中降解速度明显快于在PBS中的降解速度(Figure A-D)。然后实验者们用扫描电镜(SEM)、普鲁士蓝结构分析以及核磁共振(MRI)观察了水凝胶的结构,发现USPIO-KGN均匀的分布于水凝胶内(图2E)。并通过MRI成像结果优选出含有0.1% USPIO的水凝胶可以获得MRI图像。

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然后通过溶血实验、细胞增殖实验、细胞形态观察以及活死染色等测试,发现这种水凝胶相比于对照组,溶血现象比较少、细胞增殖良好、并且在水凝胶上生长的BMSCs形态正常,由此表明这种水凝胶具有良好的生物相容性。(图3

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接着通过兔软骨缺损模型考察其促进软骨再生的能力,结果发现CNC/Dex/USPIO-KGN水凝胶具有较强的促进软骨再生的能力,发现再生软骨样组织表面光滑,并与相邻的宿主软骨可无边界融合。然后实验者们通过MRI来评估降解残留物的程度和软骨修复程度,结果表明该种水凝胶降解性能良好,降解后被包裹的USPIO可以被组织吸收,从而其中的KGN能够释放入组织,促进软骨再生。(图4

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染色结果表明CNC/Dex/USPIO-KGN组的缺陷部位中含有丰富的软骨基质,包括胶原蛋白、SOX9、聚集蛋白聚糖和多糖等,几乎能与相邻的正常软骨连续融合,修复效果明显优于其他对照组,并且未见水凝胶CNC/Dex/USPIO-KGNUSPIO的残留,由此表明这种CNC/Dex/USPIO-KGN水凝胶和USPIO均具有良好的降解性能,并具备较强的促进软骨再生能力。(图5

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最后研对修复后软骨的炎症和力学性能进行了测试,发现CNC/Dex/USPIO-KGN组的关节液中的IL-β和TNF-α量较低,修复软骨的力学性能与未受损的软骨相近,表明这种新型水凝胶具有良好的促进软骨再生和抑制软骨损伤炎症的作用。(图6

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这种含有Kartogenin接枝超顺磁性氧化铁纳米颗粒的新型水凝胶可以促进软骨的再生,并具有良好的降解性及MRI显影性,从而为软骨再生修复的研究提供了一种新思路。


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zzj 2021.3.5




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德尔塔(Delta)供应的产品仅用于科研,不能用于人体治疗、药物开发、和其他商业用途,如有购买方或第三方采购我公司的产品用于治疗、药物开发或商业用途,购买方或第三方将承担所有法律责任,我公司也将追究其法律责任。以上产品均可定购。


【运输说明】:


极低温产品:极低温产品运输过程中加装干冰运输。

低温产品:低温产品运输过程中加装冰袋运输。

常温产品:常温产品运输过程中无需加冰或者特殊包装。


【目前合作的部分科研单位】:

重庆医科大学,西南大学,第三军医大学,西南交通大学,重庆大坪医院,四川大学,华西医院,电子科技大学,哈尔滨工业大学,吉林大学,长春应化所,沈阳药科大学,中国海洋大学,北京大学,清华大学,北京理工大学,北京师范大学,北京中医药大学,中国农业大学,北京市肿瘤防治研究所,北京军事医学科学院,中国科学院动物研究所,中国科学院化学研究所,第四军医大学,西安交通大学,湖南大学,中南大学,武汉大学,武汉协和医院,华中科技大学,中山大学,广东药科大学,深圳大学,华南理工大学,中国科研学院先进技术研究院,厦门大学,福州大学,浙江大学,南京大学,南京医科大学,东南大学,中国药科大学,苏州大学,山东大学,山东师范大学,上海交通大学,华东理工大学,复旦大学,郑州大学,河南烟草局,宁夏医科大学,新疆大学,中国人民大学,中国科学院苏州纳米研究所,国家纳米科学中心,武汉病毒研究所,中国科学院过程工程研究所,江苏省原子医学研究所,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院上海硅酸盐研究所,中国医学科学院生物医学工程研究所等等

 

【目前合作过的药厂】:

石药集团中奇制药技术(石家庄)有限公司,西安力邦制药有限公司,上海药明康德新药开发有限公司,安徽省国平药业有限公司,苏州亚盛药业有限公司,兆科药业(合肥)有限公司,南京绿叶制药有限公司,山东绿叶制药有限公司,大冢(上海)药物研究开发有限公司,国药集团化学试剂有限公司,长春金赛药业有限责任公司,成都苑东药业有限公司,浙江海正药业等。


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