骨損傷在臨床上很常見，嚴重的骨缺損無法自愈。此類缺損的臨床治療“金標準”仍然依賴于自體/異體或人工骨移植物的移植。然而，存在缺陷，例如供體限制、免疫排斥、感染風險和骨整合不良，最終可能因異質性瘢痕再生、延遲愈合甚至不愈合而導致二次手術。盡管基于生物活性材料和干細胞移植的再生策略盛行，但臨界尺寸顱骨缺損的全層重建仍然具有挑戰(zhàn)性。
另一種策略是通過招募和授權內源性干/祖細胞來原位遞送可溶性因子，以實現(xiàn)更有效的組織修復。事實上，通過重組生長因子利用內源性干細胞進行組織再生已被廣泛研究，它可以避免外源性干細胞移植所需的提取、純化、擴增和質量控制的復雜過程。雖然骨再生過程中的體內干/祖細胞也是高度異質的，但通過靶向具有成骨潛力的特定干細胞亞群的原位擴增來使用可溶性因子的生物醫(yī)學工程策略仍然具有挑戰(zhàn)性。
為了克服這些障礙，由浙江大學醫(yī)學院歐陽紅偉教授領導的研究小組開發(fā)了一種 3D 打印的水凝膠支架，該支架與優(yōu)化的 NS 混合物相結合，用作原位細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，不僅可以誘導強大的MSCs 體外擴增，但也實現(xiàn)了體內臨界大小顱骨缺損的全層再生。這項研究發(fā)表在《自然通訊》上。
值得注意的是，通過單細胞 RNA 分析，他們發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)系統(tǒng)的植入可以極大地促進特定 Msx1+ 骨骼干細胞 (SSC) 亞群的原位募集和擴增。此外，增強的骨再生伴隨著與 Msx1+ 骨骼干細胞 (SSC) 亞群密切相關的軟骨內骨化。這項研究說明了通過含有可溶性因子的組織工程支架進行原位干細胞擴增的節(jié)省時間和再生功效，以實現(xiàn)更有效的骨再生。
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