目的 探讨新型渗透性敷料对创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)合并海水浸泡伤大鼠的神经保护作用.方法 采用甲基丙烯酰化明胶和导电聚吡咯制备水凝胶,同时将生理盐水包裹在水凝胶中制备成新型渗透性敷料用于TBI合并海水浸泡伤大鼠的治疗.36只SD大鼠随机分为假手术组(A组,n=12)、TBI+海水浸泡伤(B组,n=12)和新型渗透性敷料治疗组(C组,n=12).利用颅脑打击器制备TBI大鼠模型,采用人工海水浸泡30min.C组在浸泡海水结束后于损伤部位贴敷新型渗透性敷料.于模型制备成功后72h时进行改良神经功能缺损评分(modified neurological severity score,mNSS)和旷场实验评估大鼠神经功能状态.行为学测定结束后处死大鼠,测定脑组织含水量及伊文思蓝(Evans blue,EB)含量.苏木精-伊红染色染色观察脑组织形态,Nissl染色检测神经元存活情况,透射电镜观察神经元超微结构改变,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症相关因子(NF-кB、TNF-α、IL-10)表达情况.结果 新型渗透性敷料能够包裹生理盐水并且以一定速率渗透出生理盐水,45min后渗出约80%左右.病理学检查可见,B组出现明显脑水肿,脑出血严重;C组脑出血及脑水肿较B组减轻.Nissl染色显示,A组神经元结构完整,C组髓鞘完整性与神经元存活数量均明显优于B组.透射电镜下,B组线粒体缩小、线粒体膜增厚、嵴断裂,C组细胞核染色质部分发生边集,线粒体破坏减少.与B组比较,C组大鼠神经功能评分降低,脑组织中NF-кB、TNF-α含量显著降低(均P<0.05),IL-10含量显著升高(P<0.05).结论 新型渗透性敷料能有效促进TBI合并海水浸泡伤大鼠神经功能恢复,其机制可能与调节炎性反应有关.

本期推荐阅读"Gelatin methacryloyl (GelMA) loaded with concentrated hypoxic pretreated adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSCs) conditioned medium promotes wound healing and vascular regeneration in aged skin" [Li S, Sun J, Yang J，et al. Gelatin methacryloyl (GelMA) loaded with concentrated hypoxic pretreated adipose-derived mesenchymal stem cells(ADSCs) conditioned medium promotes wound healing and vascular regeneration in aged skin[J]. Biomater Res，2023，27(1)：11. DOI: 10.1186/s40824-023-00352-3.]。该研究由解放军总医院第四医学中心烧伤整形医学部整形修复科的医生完成，署名作者：李仕一、孙佳辰、杨锦秀、杨亦、丁泓帆、于博雅、马奎、陈敏亮，陈敏亮教授为该文的通信作者，刊登在 Biomaterials Research 2023年第1期。

目的:探讨基于甲基丙烯酸酐化明胶（GelMA）仿生微环境与悬滴法三维培养小鼠毛乳头细胞（DPC）制备仿生毛乳头球的生物活性及其在裸鼠中的毛发诱导功能。方法:采用实验研究方法。采用酶消化法获取雄性5~6周龄C57BL/6J小鼠触须毛的DPC以及1 d龄C57BL/6J小鼠皮肤角质形成细胞（KC），经免疫荧光法鉴定前者第3代细胞稳定表达DPC标志物神经细胞黏附分子、碱性磷酸酶（ALP）、β连环蛋白及α平滑肌肌动蛋白，后者原代细胞稳定表达KC标志物角蛋白15。取第8代DPC，用GelMA重新悬浮并接种至Transwell孔板插件底面，光交联后倒置培养，于光学显微镜下观察培养0（即刻）、3 d GelMA悬滴中DPC聚集情况（聚集成球即仿生毛乳头球），采用活/死染色试剂盒检测培养3 d仿生毛乳头球中细胞活性。将传统二维培养的原代DPC、第8代DPC以及按前述方法制备的仿生毛乳头球分别设为原代DPC组、第8代DPC组、仿生毛乳头球组，利用高通量测序技术平台对每组培养3 d的3个样本中DPC进行转录组测序，利用基迪奥生物信息云工具平台（OmicShare Tools）对转录组数据进行主成分分析、Pearson相似性分析、差异表达基因筛选，利用时间序列趋势分析软件对差异表达基因进行表达模式聚类分析，利用基迪奥生物信息云工具平台对具有特定表达模式的差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因本体论（GO）富集分析。同前进行细胞分组，采用随机数字表法从差异表达基因中抽取性别决定区Y框蛋白8（ SOX8）、基质金属蛋白酶9（ MMP- 9）、26型胶原纤维α1（ COL26A1）、无翅型MMTV整合位点家族成员6（ Wnt6），采用实时荧光定量反转录PCR（RT-PCR）法验证差异表达基因mRNA表达情况与测序结果的一致性（样本数为9）；采用实时荧光定量RT-PCR法检测DPC生物功能标志物成纤维细胞生长因子7（FGF7）、Wnt10a、淋巴样增强因子1（LEF1）、ALP、β连环蛋白、多功能蛋白聚糖、SOX2的mRNA表达情况（样本数为9）。取3只5~6周龄雄性BALB/c裸鼠，分别设为原代DPC组、第8代DPC组、仿生毛乳头球组，将原代DPC、第8代DPC、仿生毛乳头球分别与原代KC以2∶1细胞数比例混合后分别注射至相应组别裸鼠皮下，每只注射6个区域。注射后2周，取注射区域全厚皮，计数再生毛发，行苏木精-伊红染色后观察再生毛囊情况。对数据行单因素方差分析、Tukey检验并进行Bonferroni校正。 结果:培养3 d，DPC在GelMA悬滴中由培养0 d的分散状态聚集成仿生毛乳头球，制备的仿生毛乳头球中细胞活性良好。培养3 d，主成分分析显示，相比于第8代DPC组，原代DPC组、仿生毛乳头球组组内样本间变异程度较低，仿生毛乳头球组与原代DPC组组间样本变异程度最低，3组DPC样本超过90%的基因谱数据变异可由第1个和第2个主要成分来解释；Pearson相似性分析显示，组内样本重复性好，原代DPC组和仿生毛乳头球组样本间的相关系数为0.84~0.95，原代DPC组和第8代DPC组样本间的相关系数为0.72~0.87；3组DPC间差异表达基因分析筛选出642个组间交集差异表达基因，对其进行表达模式聚类显示有2种基因表达模式有显著趋势（ P<0.05），分别为第8代DPC组基因表达显著低于原代DPC组/仿生毛乳头球组、第8代DPC组基因表达显著高于原代DPC组/仿生毛乳头球组，共包含411个差异表达基因；KEGG富集分析显示这411个差异表达基因在Wnt信号通路以及磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B信号通路显著富集（ P<0.05），GO富集分析表明细胞外基质、经典Wnt信号通路、细胞分化等GO术语被显著富集（ P<0.05）。与原代DPC组、仿生毛乳头球组比较，第8代DPC组细胞基因 SOX8、MMP- 9、COL26A1、Wnt6 mRNA表达量均明显下降（ q=15.950、8.854、11.890、11.050，9.851、5.884、7.418、4.870， P<0.01），与测序数据一致。与原代DPC组、仿生毛乳头球组比较，第8代DPC组细胞生物功能标志物FGF7、Wnt10a、LEF1、ALP、β连环蛋白、多功能蛋白聚糖、SOX2 mRNA表达量均明显下降（ q=11.470、9.795、4.165、9.242、10.970、10.570、8.005，7.472、4.976、3.651、4.784、5.236、6.825、5.214， P<0.05或 P<0.01）。注射后2周，第8代DPC组裸鼠无毛发再生，仿生毛乳头球组与原代DPC组裸鼠再生毛发数量相近（ q=1.852， P>0.05）且均显著高于第8代DPC组（ q=18.980、17.130， P<0.01）；第8代DPC组裸鼠注射区域皮肤仅形成了坏死灶，而仿生毛乳头球组与原代DPC组裸鼠注射区域皮肤均观察到再生毛囊且毛囊横断切面有黑色素沉着。 结论:基于GelMA仿生微环境与悬滴法三维培养小鼠DPC制备仿生毛乳头球的培养模型可一定程度上恢复高传代DPC在裸鼠中的毛发诱导能力，且其生物特性更加类似于原代DPC，可实现DPC的扩增后特性恢复。

目的:探究负载二甲双胍(MET)的甲基丙烯酰化明胶水凝胶(GelMA)对小鼠脊髓损伤的作用。方法:将二甲双胍和小鼠小胶质细胞系(BV2)通过Transwell小室共培养，分别设置对照组，脂多糖组(LPS组)和治疗组(MET组)。共培养24 h后，通过定量聚合酶链反应(qPCR)、蛋白质印迹法(Western blot)和细胞免疫荧光技术检测不同组别的BV2细胞诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、CD68的表达。制备脊髓损伤小鼠横断模型，将小鼠分为假手术组(Sham组)，脊髓损伤组(SCI组)，单纯水凝胶修复组(GelMA组)，负载二甲双胍水凝胶修复组(GelMA+MET组)。造模7天后取材进行免疫荧光实验检测iNOS、CD68的表达。造模8周内，每周进行BMS评分。采用 t检验和单因素方差分析进行比较。 结果:MET组iNOS、TNF-α的mRNA表达(1.32±0.38、1.63±0.23)低于LPS组(2.02±0.21、4.50±0.40)，差异有统计学意义( n＝3， t＝2.816、10.680， P<0.05)。MET组中iNOS蛋白的表达情况(0.48±0.11)低于LPS组(0.87±0.04)，差异有统计学意义( n＝3， t＝5.641， P<0.05)。MET组的iNOS、CD68荧光强度(1.01±0.05、1.70±0.11)低于LPS组(1.40±0.07、2.49±0.07)，差异有统计学意义( n＝3， t＝8.008、10.09， P<0.05)。GelMA+MET组的iNOS、CD68荧光数量(67.67±31.66、204.3±50.06)低于SCI组(244.0±53.67、613.0±46.13)，差异有统计学意义( n＝3， t＝4.901、10.40， P<0.05)。第8周GelMA+MET组的BMS评分[(2.67±0.82)分]高于SCI组[(1.00±0.63)分]，差异有统计学意义( n＝6， t＝3.953， P<0.05)。 结论:负载二甲双胍的GelMA通过抑制小胶质细胞炎症，减少iNOS、CD68及TNF-α的表达情况以促进小鼠脊髓损伤修复。

目的:制备甲基丙烯酰化明胶/丝胶(GelMA/SS)互穿网络水凝胶支架，构建胰岛(Islets)仿生微环境。方法:从6周龄美国癌症研究所(ICR)小鼠提取胰岛并经双硫腙染色鉴定。设置组织培养板(TCP)培养为对照组，单独GelMA以及不同质量比GelMA/SS(1∶1、1∶2、1∶4、1∶8)培养为实验组，分别记为G1S1、G1S2、G1S4和G1S8。扫描电镜下观察微观形态，流变学评价支架黏弹性，支架浸提液培养L929细胞评估生物相容性。钙黄绿素-乙酰甲氧基甲酯(AM)/碘化丙锭染色评价胰岛存活，活性氧(ROS)试剂盒评价拮抗ROS产生情况，酶联免疫吸附试验(ELISA)检测葡萄糖刺激胰岛素释放量。两组数据间比较采用 t检验，多组数据组间比较采用方差分析。 结果:分离胰岛呈类圆形；水凝胶弹性随丝胶含量增加而下降，至GelMA/SS＝1∶8时已不能成胶(G">G’)；噻唑蓝(MTT)结果显示实验组均具有良好的生物相容性，且G1S4组显示出最高的细胞活力[(120.67±3.33)%]和显著拮抗ROS产生能力(5.18±0.48)；活/死细胞染色显示实验组能够促进胰岛存活；葡萄糖刺激胰岛素释放(GSIS)结果显示在低糖刺激下G1S4具有最高的胰岛素分泌量[(7.73±0.52) μg/L]，而高糖刺激下实验组与对照组差异无统计学意义( F＝0.395， P>0.05)。 结论:GelMA/SS水凝胶具有良好的生物相容性和葡萄糖刺激响应能力，是构建仿生微环境，用于胰岛培养及移植的理想载体。

目的:使用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)修饰骨仿生支架并探究其应用于大鼠股骨缺损区的成骨性能.方法:通过三维(3D)打印技术制备聚乳酸-羟基磷灰石支架(PLA-HA),在其表面修饰甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和RGD构建复合水凝胶支架PLA-HA/GelMA/RGD(PHD),扫描电镜(SEM)表征支架表面形貌,CCK-8实验评估骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖能力.将18只SD大鼠随机均分为3组(n=6)制备股骨缺损模型,分别植入PLA-HA/GelMA(PHG)、PHD支架,空白对照组不植入.于术后4周拍摄Micro-CT测算骨缺损面积和新生骨指标,并对缺损区的股骨样本进行HE染色和Masson三色染色观察组织学形态.结果:SEM观察到支架和水凝胶孔径明显,同时水凝胶稳健的连接到支架表面;CCK-8结果显示与PHG组相比,PHD组显示细胞增殖活性更佳.术后4周,Micro-CT三维重建图像显示空白组和PHG组新骨形成较少,PHD组骨缺损内部见大量新骨形成,同时定量分析发现该组骨体积分数、骨小梁厚度均显著大于空白组和PHG组.组织学染色结果显示PHD组形成连续且致密的骨组织.结论:负载RGD的PLA-HA骨仿生支架在体外具有促进成骨细胞增殖的能力,同时在体内诱导大鼠股骨缺损区新骨形成,成功地实现了早期骨缺损修复.

目的:构建人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblasts,HGFs)和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)共培养体系,促进HUVECs成血管.方法:取HGFs和HUVECs培养传代至3～5代进行实验.通过慢病毒转染用红色荧光蛋白标记HUVECs.构建HGFs和HUVECs 二维共培养体系,将HGFs与HUVECs以不同比例(4∶1、1∶1、1∶4)共培养,荧光显微镜下观察血管网络形成情况.配制5％甲基丙烯酰化明胶(GelMA)30胶,构建HGFs和HUVECs三维共培养体系,激光共聚焦显微镜下观察血管网络的形成情况.对HUVECs形成的血管网络进行定量分析.将HUVECs从三维共培养系统中分离出来,评估单独培养和共培养一定时间后HUVECs的增殖、迁移和小管形成效果以及相关血管生成基因的表达水平.结果:二维共培养时,当HGFs和HUVECs以比例1∶1共培养时血管网络形成的效果最佳.三维共培养时,HGFs可以促进HUVECs血管生成.HGFs和HUVECs共培养组的增殖、迁移和小管形成效果更好,相关血管生成基因的表达水平远远高于HUVECs单独三维培养组.结论:HGFs和HUVECs共培养能够引导和促进HUVECs出芽及迁移.

目的 (1)探究锂基生物玻璃水凝胶,赋予介孔生物玻璃材料促成骨、促血管生成和抑制脂肪生成等多重生物医学功能.(2)利用3D打印技术制作导航模板,精确定位股骨头坏死病灶区域和清除病灶,将锂基生物玻璃水凝胶精确注入,观察其修复股骨头坏死的作用.方法 利用明胶和甲基丙烯酸酐制备了甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)及锂基生物玻璃水凝胶(GelMA and Li-mesoporous bioglass,GM/M-Li).扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)对材料进行表征分析;同时,通过细胞活/死染色、细胞增殖实验(cell counting kit-8,CCK-8)及细胞形态观察评估材料的生物相容性;另外,使用免疫荧光染色、碱性磷酸酯酶染色、茜素红染色、成血管实验、油红O染色评估材料的成骨分化能力、成血管能力和抑制脂肪生成的能力.体内成功建立了兔股骨头坏死模型,利用3D导航模板联合髓芯减压术将坏死骨去除后填充GM/M-Li水凝胶.通过苏木素伊红(hematoxylin eosin,HE)染色、油红O染色、免疫组化染色验证其成骨、成血管和抑制脂肪生成能力.结果 SEM结果显示GM/M-Li水凝胶材料为三维多孔的结构;TEM结果表明,M-Li材料为纳米级别;离子释放实验证明了 GM/M-Li水凝胶中的锂元素,同时具有缓释作用;细胞活/死染色、CCK-8证明了 GM/M-Li水凝胶材料具有良好的生物相容性;体外成骨、成血管、抑制脂肪生成实验证实,材料中锂离子的释放有利于骨髓间充质干细胞的成骨分化、人脐静脉血管内皮细胞的小管形成,抑制了脂肪前体细胞的脂肪形成.体内HE染色和免疫荧光验证了 GM/M-Li水凝胶有效促进了骨组织、血管再生;通过油红O染色验证了 GM/M-Li水凝胶的抑制脂肪能力.结论 利用3D打印技术制作导航模板,将GM/M-Li精确注入股骨头坏死病灶区域和清除病灶.因GM/M-Li水凝胶具有良好的生物相容性,其可通过调节骨髓间充质干细胞成骨方向分化,促进股骨头坏死中骨缺损的重建,同时促进了血管的生成,减少脂肪细胞的浸润.

背景:钛及其合金因出色的生物相容性、耐腐蚀性、力学性能被广泛应用于骨科内植物中,但其本身拥有生物惰性不能为成骨细胞提供良好的生长环境,较难形成良好的骨整合.目的:在钛合金支架表面构建甲基丙烯酰化明胶和聚丙烯酰胺复合水凝胶材料,分析其体外促成骨能力.方法:将甲基丙烯酰化明胶与丙烯酰胺混合,加入交联剂与催化剂合成甲基丙烯酰化明胶-聚丙烯酰胺(Gelma-PAAM)水凝胶.将经亲和硅烷表面改性后的钛合金支架分别与甲基丙烯酰化明胶(Gelma)水凝胶、Gelma-PAAM水凝胶混合,完成负载(分别记为Ti-Gelma、Ti-Gelma-PAAM),比较支架表面两种水凝胶的溶胀比、降解率,通过扫描电镜观察水凝胶与钛合金的结合状态.将大鼠骨髓间充质干细胞分别接种于单纯钛合金支架、Ti-Gelma支架、Ti-Gelma-PAAM支架中,检测细胞增殖、黏附及成骨分化能力.结果与结论:①与Gelma水凝胶相比,Gelma-PAAM复合水凝胶具有更高的溶胀比与更低的降解率;②扫描电镜下可见两种水凝胶表面为蜂窝状结构,与多孔钛合金支架结合后呈膜样包裹于支架表面并充斥孔隙,其中Gelma-PAAM复合水凝胶包裹支架得更充分;③CCK-8检测与活-死荧光染色显示,与Ti-Gelma、Ti-Gelma-PAAM支架共培养后的骨髓间充质干细胞增殖良好并保持较高的活性;成骨诱导培养后,单纯钛合金支架组细胞碱性磷酸酶活性、钙沉积量与成骨基因表达量最低,Ti-Gelma-PAAM组细胞碱性磷酸酶活性、钙沉积量与成骨基因表达量最高;④鬼笔环肽骨架染色显示,单纯钛合金支架组、Ti-Gelma组细胞稀疏、伸展不够充分,Ti-Gelma-PAAM组细胞伸展充分、肌动蛋白丝致密;⑤结果表明,Gelma-PAAM水凝胶具有良好的生物相容性与促成骨能力,较Gelma水凝胶更适宜用于钛合金金属表面的促成骨改性.

背景:将种子细胞与3D生物打印技术相结合可特异性地构建各种组织和器官以满足组织修复的需求,但对于损伤组织促血管化的有关研究仍有待深入.目的:通过培养负载成纤维细胞的甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架获得上清液并与完全培养基按不同比例混合,以模拟组织修复过程中的细胞微环境,探究多种细胞微环境对内皮细胞促血管化的作用.方法:采用挤压式3D生物打印工艺制备负载成纤维细胞的甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架,制备水凝胶支架浸提液;将水凝胶支架浸提液与完全培养基按照1∶1、1∶2、1∶4的体积比混合获得条件培养基.将小鼠胚胎成纤维细胞BALB3T3、人脐静脉内皮细胞分别与完全培养基(对照组)、水凝胶支架浸提液共培养,采用CCK-8法检测细胞增殖,活/死细胞染色分析细胞活性.采用3种条件培养基与完全培养基(对照组)分别与人脐静脉内皮细胞共培养,进行成管实验、血管基因检测与CD31免疫荧光染色.结果与结论:①扫描电镜下可见水凝胶支架呈多孔性结构,流变学结果显示该水凝胶具有良好的机械性能,CCK-8检测与活/死细胞染色显示该水凝胶支架浸提液无明显的细胞毒性.②成管实验显示,1∶1条件培养基组细胞成管总长度小于对照组(P＜0.05),4组细胞成管分支数比较差异无显著性意义(P＞0.05).③qRT-PCR检测显示,对于血管内皮生长因子mRNA表达,培养第1天,1∶2条件培养基组低于1∶1条件培养基组(P＜0.01);培养第3天,1∶2条件培养基组高于对照组(P＜0.01);培养第5天,1∶2条件培养基组高于其他3组(P＜0.01或P＜0.000 1),1∶1条件培养基组低于其他3组(P＜0.05或P＜0.01).对于碱性成纤维细胞生长因子mRNA表达,培养第1天,1∶1条件培养基组高于对照组、1∶4条件培养基组(P＜0.01,P＜0.05),1∶2条件培养基组高于对照组(P＜0.05);培养第3天,1∶4条件培养基组高于对照组(P＜0.05).④培养第3天,1∶2条件培养基组CD31表达高于对照组、1∶4条件培养基组(P＜0.05).⑤结果表明该条件培养基可模拟组织损伤后血管再生微环境,进而促进内皮细胞的血管化进程,并且1∶2条件培养基促血管化效果最好.