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磁响应水凝胶在骨组织工程中的作用与优势 被引量：1
1
作者 陈品叡 裴锡波 薛轶元 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第3期452-457,共6页
背景:磁响应水凝胶在骨组织工程中具有极大的优势,有利于微创、高效地促进成骨。目的:阐述磁响应水凝胶在骨组织工程领域的应用进展。方法:检索PubMed、Web of Science、万方和中国知网数据库检索相关文献,英文检索词为“Magnetic Hydro... 背景:磁响应水凝胶在骨组织工程中具有极大的优势,有利于微创、高效地促进成骨。目的:阐述磁响应水凝胶在骨组织工程领域的应用进展。方法:检索PubMed、Web of Science、万方和中国知网数据库检索相关文献,英文检索词为“Magnetic Hydrogels,Magnetic Nanoparticles,Superparamagnetic Nanoparticles,Fe3O4,SPIONs,Magnetic Fields,Bone Regeneration,Bone Repair,Bone Tissue Engineering”;中文检索词为“磁性水凝胶、磁性纳米粒子、超顺磁性氧化铁纳米粒、磁场、氧化铁纳米粒、骨再生、骨重建、骨修复、骨组织工程”,根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入60篇文章进行综述。结果与结论:①近年来由于磁性纳米粒子的出现,大量的磁响应支架材料被开发出来,其中,含有氧化铁纳米粒子和超顺磁性氧化铁纳米粒子的磁响应水凝胶力学性能突出、生物相容性良好,能够快速响应外部磁场,为种子细胞提供成骨所需的磁机械信号。②磁响应水凝胶可以作为载体精准调控生长因子的释放时机。③基于磁响应水凝胶的三维微环境培养平台下,磁响应水凝胶与细胞之间的界面磁力能够激活细胞表面敏感受体、增强细胞活性、促进新生骨质与宿主骨的整合。④可注射磁响应水凝胶能够应用于骨肿瘤的磁热疗以及生物成像领域。⑤目前,磁响应水凝胶有望模拟出天然骨组织中观察到的各向异性分层结构,然而关于磁响应水凝胶的研究大多集中于体外研究,与体内的局部微环境作用机制仍然不充分。⑥因此,目前基于磁性纳米粒子已经成功地应用于磁共振成像的示踪,未来有望在磁性纳米粒子的性能上优化,构建具有合适降解性能、机械性能和血管功能化的能够实时监测体内变化的磁响应水凝胶。 展开更多
关键词 磁响应水凝胶 磁性纳米颗粒 氧化铁纳米颗粒 超顺磁性氧化铁纳米颗粒 磁场 骨再生 骨组织工程
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磁刺激下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒影响骨髓间充质干细胞的成骨分化
2
作者 陈品叡 薛轶元 裴锡波 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第23期4841-4850,共10页
背景:骨髓间充质干细胞在组织工程和骨再生中具有重要作用,然而如何促进骨髓间充质干细胞的成骨分化仍然是一个挑战。目的:探讨磁刺激下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法:采用水热法合成沸石咪唑酯骨架... 背景:骨髓间充质干细胞在组织工程和骨再生中具有重要作用,然而如何促进骨髓间充质干细胞的成骨分化仍然是一个挑战。目的:探讨磁刺激下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法:采用水热法合成沸石咪唑酯骨架(ZIF-8),采用一锅法合成具有磁性的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中分别加入2.5,5,10,20μg的Fe_(3)O_(4)),通过扫描电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、振动样品磁强计检测等对Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒进行表征,筛选出合适的材料进行后续实验。提取4周龄SD大鼠骨髓间充质干细胞,分别与不同质量浓度(25,50,75,100,125μg/mL)的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒溶液共培养,CCK-8法检测细胞增殖,筛选出最佳的材料溶液质量浓度;筛选出材料溶液质量浓度后,施加磁刺激(磁场强度分别为0,50,100,150 MT),CCK-8法检测细胞增殖,筛选出最佳的磁场强度与Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒,用于骨髓间充质干细胞诱导分化实验。将SD大鼠骨髓间充质干细胞分别与ZIF-8、Fe_(3)O_(4)@ZIF-8、Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)纳米颗粒溶液共培养,以单独培养的细胞为空白对照,成脂诱导后进行油红O染色,成骨诱导后进行碱性磷酸酶、茜素红染色与Runx2蛋白质量浓度检测。结果与结论:(1)扫描电镜下可见Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒呈现十二面体结构,随着材料中Fe_(3)O_(4)含量的增加,纳米颗粒的粒径增大,选择粒径约250 nm(该粒径下的纳米颗粒功能性及生物安全性较稳定)的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中分别加入5,10μg的Fe_(3)O_(4))进行后续实验。(2)CCK-8检测结果显示,在100MT磁场作用下,50μg/mL的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中加入10μg的Fe_(3)O_(4))能够显著促进骨髓间充质干细胞的增殖,选择该条件下的纳米颗粒进行骨髓间充质干细胞成骨诱导分化实验。(3)成骨诱导后,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)组骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶活性、细胞外基质矿化程度与Runx2蛋白质量浓度均高于其他3组(P<0.05);成脂诱导后,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)组骨髓间充质干细胞的脂滴形成少于其他3组(P<0.05)。(4)结果表明,在特定的磁场条件下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒可以促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)@ZIF-8 磁性纳米颗粒 磁刺激 骨髓间充质干细胞 成骨分化
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