医学论坛网讯 由北京大学口腔医院正畸科周彦恒教授指导、刘燕副研究员领衔的仿生矿化课题组首次成功组装了具多级结构的骨仿生替代材料——具拓扑结构的纤维内矿化胶原(Hierarchical intrafibrillarly-mineralized collagen,HIMC),实现了颌骨大面积缺损的有效再生,为骨仿生材料的临床应用提供实验依据。2016年8月17日,这一研究的成果发表于国际材料学顶尖期刊Advanced Materials《先进材料》(DOI: 10.1002/adma.201602628)。该研究由北京大学口腔医院与中国科学院化学研究所合作完成。周彦恒教授与中国科学院化学研究所王铁教授为文章的共同责任作者,正畸科刘燕副研究员、博士研究生刘帅及石油大学罗聃助理研究员为文章的共同第一作者。
采访中,周彦恒向记者介绍,牙周病、肿瘤、发育异常、外伤等常常造成的颅面部大面积骨缺损,给患者的生活质量、心理健康带来一系列影响。如何高效地实现颌面部的骨再生,恢复口牙合功能,提高患者的生活质量一直是口腔医生面临的难题。合成生物相容性优越、成骨性能良好、降解速度适宜的骨替代材料是组织工程关键。然而,传统的骨组织工程支架材料仅仅是对天然骨化学组成的简单模仿,并未再现天然骨组织的多级结构。
专家介绍,该研究致力于从纳米级别对天然骨组织的各级结构进行仿生模拟,旨为宿主细胞提供类似天然的微环境,从而诱导内源性骨再生。该课题组使用改良的“bottom up”(自下而上)仿生矿化法实现三维的HIMC支架的合成。研究表明,仿生合成的HIMC支架材料具有与天然骨极其相似的纳米结构,能够更好的促进干细胞在支架材料表面的粘附、增殖与矿化;并且具有与天然骨类似的应力分散能力及降解速率。进一步研究表明,HIMC支架材料能诱导整个缺损区域的骨再生。更突出的是,新生骨胶原与天然骨胶原的排列及机械性能一致。此次的研究成果突出了支架材料的纳米结构对工程骨理化性质的影响,为骨缺损的临床治疗提供新思路。(付东红)
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周彦恒教授(北京大学口腔医院正畸科主任医师,博士生导师)作为口腔干细胞研究与再生中心主任,近五年主持国家级和省部级科研项目6项,总经费达1800余万元。至今共发表中英文论文160篇,英文文章40篇,其中作为通讯作者或第一作者SCI收录文章32篇,总影响因子约164。
刘燕副研究员(北京大学口腔医院正畸科医师,硕士生导师),致力于生物矿化与生物仿生纳米材料研究的,在仿生矿化领域有着近十年的积累。至今,已在国际期刊杂志上发表相关SCI论文30余篇,总影响因子约160。2009-2010年在美国Georgia Health Sciences University联合培养博士期间,在导师Franklin R. Tay教授的指导下,首次在国际上合成了具拓扑结构的单纤维矿化胶原,并以第一作者身份在Advanced Materials,Biomaterials 及Acta Biomaterialia等国际材料顶尖杂志上发表了6篇文章。2011年博士毕业后,于北京大学口腔医院进行两年的博士后深造,在周彦恒教授的指导下,致力于生物仿生纳米材料在组织工程中的应用研究。所取得的成果发表在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Small, Journal of Biomedical Nanotechnology及 ACS Applied Materials & Interfaces等材料与化学顶尖杂志上。此外,还荣获“北京大学优秀博士后”、 “北大-清华生命科学联合中心杰出博士后”称号,“IADR/AADR William J. Gies Award”、“中国百篇最具影响国际学术论文奖”及“湖北省科技进步二等奖”等国际国内学术奖励,以及2项发明专利、2项中国博士后科学基金项目、2项国家自然科学基金项目及1项北京市自然科学基金等。