硅基生物活性醫(yī)用材料如生物活性玻璃、硅酸鹽陶瓷等是一類重要的生物醫(yī)用材料，具有優(yōu)越的骨整合能力、成骨誘導(dǎo)活性、創(chuàng)面修復(fù)活性和生物安全性，在骨組織再生與替代、軟組織創(chuàng)面修復(fù)、藥物基因遞送等方面具有重要的應(yīng)用潛力和價(jià)值。然而傳統(tǒng)硅基生物活性材料力學(xué)脆性大、彈性差、降解慢，大大限制了該類生物醫(yī)用材料的再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用范圍。開發(fā)具有仿生彈性、可控生物降解、組織誘導(dǎo)活性的新型硅基生物活性材料對促進(jìn)組織修復(fù)與再生的效率具有重要的意義。
西安交通大學(xué)材料學(xué)科-生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科/生物診斷治療國家地方聯(lián)合工程研究中心雷波教授團(tuán)隊(duì)一直致力于具有疾病治療和組織再生作用高性能硅基生物活性雜化材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究。2015年在國際上合成出了基于檸檬酸的生物活性聚硅檸檬酸酯分子雜化彈性材料（Adv.Funct.Mater.2015,25,5016）,發(fā)現(xiàn)了該材料內(nèi)在的多功能特性（高彈性，光致發(fā)光，抗菌，成骨分化），實(shí)現(xiàn)其中生物成像（Adv. Healthcare Mater, 2016, 5, 382; Appl. Mater. Today, 2018, 10, 153）,材料體內(nèi)示蹤（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 17722）, 腫瘤診療(Biomaterials, 2019,201,68), 組織快速修復(fù)再生(Adv. Funct. Mater, 2020, 30, 1906013), 示蹤-腫瘤治療-組織修復(fù)一體化(ACS Nano, 2020, 14, 2904)等方面的潛在應(yīng)用。
近期，該研究團(tuán)隊(duì)針對目前臨床骨科對高性能骨修復(fù)與再生材料的重大需求，基于彈性聚硅檸檬酸酯材料，設(shè)計(jì)了一種具有仿生彈性和控釋成骨活性miRNA的納米纖維支架骨修復(fù)材料，提出利用彈性(物理)/硅釋放(化學(xué))/miRNA控釋(生物)協(xié)同促進(jìn)骨組織再生的新策略（圖1）。該生物活性材料采用彈性硅基檸檬酸分子雜化納米纖維增強(qiáng)的聚己內(nèi)酯為仿生彈性骨架，內(nèi)置聚檸檬酸酯-miRNA的納米復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了光致發(fā)光、納米結(jié)構(gòu)、彈性、硅基活性組分、長期miRNA釋放的多重功能效應(yīng)，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該材料可以高效促進(jìn)干細(xì)胞成骨分化，體內(nèi)骨缺損模型進(jìn)一步驗(yàn)證了該彈性硅材料體系促進(jìn)骨組織快速修復(fù)和重建的能力。該研究可能為骨缺損的治療提供了一種簡單有效的生物活性材料的多因素協(xié)同思路。
以上研究成果以“Biomimetic Elastomeric Bioactive Siloxane-Based Hybrid Nanofibrous Scaffolds with miRNA Activation: A Joint Physico-Chemical-Biological Strategy for Promoting Bone Regeneration”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域著名期刊 Advanced ?Functional Materials上（Adv.Funct.Mater., 2020, 30, 1906013，影響因子16.8）。雷波教授為該論文的唯一通訊作者，西安交通大學(xué)為該論文的唯一通訊單位。該研究工作得到了西安交通大學(xué)“青年拔尖人才支持計(jì)劃”、“雙一流”大學(xué)建設(shè)先導(dǎo)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、陜西省顱頜面精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的支持。
