骨骼是人体最不起眼,但同时也是十分重要的器官。虽然骨骼具有一定的再生能力,但从以往的临床医学治疗经验来看,想要善加利用这种能力却是十分困难。尽管近年来随着生物医用材料的问世及普及,骨再生医学已得到极大发展,但仍旧存在一定的局限性。
再生医学网获悉,近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁团队提出微生物催化活性矿物诱导成骨的思想,并利用微生物催化作用构建生物陶瓷支架表面微纳米结构用于骨组织再生。
受自然界中微生物矿化现象的启发,研究团队通过微生物催化作用在传统陶瓷材料(硅酸盐)表面生长出具有生物活性的纳米碳酸钙矿物,将传统陶瓷材料与微生物基活性材料相结合,用于骨组织工程。该研究成果以Microbially Catalyzed Biomaterials for Bone Regeneration为题发表在Advanced Materials上。
研究团队利用产脲酶菌(S.cohnii)的代谢作用在陶瓷材料表面诱导出均匀的生物矿化层。在这个过程中,微生物首先粘附在基底陶瓷表面,在脲酶和碳酸酐酶的催化下提升微环境中的pH与CO32-浓度。同时,细菌细胞壁表面的负电性基团吸附Ca2+,促进碳酸钙颗粒的结核与生长。
微生物在陶瓷材料表面构建的纳米碳酸钙矿物明显抑制了硅酸钙陶瓷的快速降解,并对骨髓间充质干细胞的粘附、铺展、增殖、迁移和分化等细胞生物活性具有更好的促进作用。在皮下植入和大块骨缺损修复动物实验中,微生物催化的表面生物材料具有良好的生物相容性,表现出显着的促骨组织再生的优良生物活性。微生物催化的生物活性材料用于骨组织再生是一种微生物与组织工程相结合的新方法,这种策略为生物医学材料的制备提供了新思路。
从以往的生物医用材料应用史来看,在骨再生领域存在许多局限性,这也大大降低了临床医学治疗效果。对此,
再生医学网表示,从这一角度来看,该项研究成果的问世,对于推动骨再生医学的发展具有十分重要的作用与意义。