在骨组织修复中,如何兼顾力学支撑与生物功能,一直是难题。宁夏医科大学口腔医学院刘钰杰团队围绕这一问题,设计了一种新型的nHA/PCL-CSMA-exo复合支架,探索其在口腔颌面部骨缺损修复中的应用潜力。该支架结合3D打印、CSMA水凝胶和干细胞外泌体三种关键元素,在成骨与成血管方面均展现出良好效果。
CSMA(甲基丙烯酰化壳聚糖)是在天然壳聚糖基础上的功能化改性材料,具有良好的可注射性、成胶能力和生物相容性。相比传统壳聚糖,CSMA具备更强的成型性和结构调控能力,特别适合用于组织工程中作为药物或活性因子的递送系统。
目前,中新康明可提供CSMA类水凝胶的定制合成服务,包括不同修饰度的甲基丙烯酰化程度、交联性能调节以及溶液浓度优化,满足多种科研及产业化开发需求。
在本研究中,CSMA水凝胶不仅作为“填充物”填补3D打印支架孔隙,更关键的是承载并缓慢释放骨髓间充质干细胞外泌体(BMSC-exos),为细胞迁移、生长和分化提供稳定的微环境支持。
外泌体作为细胞间通信的重要媒介,在促进血管生成和成骨分化方面表现突出。但其天然不稳定、易降解,使得递送效率受到限制。CSMA水凝胶通过其三维网络结构,有效包裹外泌体,实现可控、持续释放,提升其在体内的保活率和生物活性。
针对类似应用场景,中新康明已建立水凝胶载药与修饰平台,支持各类蛋白、肽类、mRNA、siRNA等活性物质的包裹、释放性能调控及修饰验证服务,广泛用于药物递送研究。
这种缓释机制不仅延长了外泌体的作用时间,也避免了高浓度瞬时释放带来的副作用,为骨修复提供更平稳的调控环境。
支架的力学性能对骨组织修复至关重要。本研究中,3D打印所得的nHA/PCL支架具有良好的结构稳定性和孔隙特征,有利于细胞黏附与迁移。而CSMA水凝胶的引入,则为内部构建提供柔性支持和生物功能空间。
中新康明不仅能为科研单位和医药企业提供定制化支架水凝胶复合系统开发服务,也可协助完成中试放大、工艺放量评估及GMP级材料开发咨询,加速从实验室走向应用转化。
通过将CSMA水凝胶注入打印支架中,构建出的复合系统兼具“刚性支撑”与“柔性调控”双重优势,实现结构与功能的协同配合。
骨修复不仅需要新骨生成,更离不开血管网络的建立。研究结果显示,含外泌体的CSMA水凝胶显著促进了内皮细胞的管状结构形成,VEGF和CD31表达水平亦显著提高,说明其具备良好的成血管能力。
此外,中新康明支持水凝胶抗体偶联服务,可实现在凝胶系统中引入特异性识别或功能模块,如用于免疫调控或靶向识别,进一步拓展其在再生医学和免疫治疗交叉领域的应用。
同时,在成骨方面,该复合支架在早期与后期骨标志物表达上均优于其他对照组,进一步证实其在骨诱导与矿化方面的协同效果。这一“成骨+成血管”双效特性,使其成为复杂骨缺损修复的理想材料之一。
本研究所提出的nHA/PCL-CSMA-exo复合支架,在力学性能、生物相容性与功能释放方面表现均衡,展示出在骨组织工程领域的广泛应用前景。特别是CSMA水凝胶的可调性与功能整合能力,为构建个性化、可控化的再生平台提供了坚实基础。
在应用端,中新康明可提供水凝胶体系相关的全流程技术支持,包括结构优化、成分筛选、生物性能测试及产业化路径咨询,助力科研项目向临床与市场转化。
随着材料科学和生物工程的交叉融合,类似CSMA水凝胶这样“智能化”的生物材料将持续在骨再生、软组织修复等领域中发挥越来越重要的作用。