北京协和医/北化/港城大联手：智能热响应水凝胶再次登顶《AM》

尽管负载生长因子 (GF) 的水凝胶已被探索为修复骨缺损的有前途的材料，但构建具有优异凝胶化/机械性能以及可控 GF 释放能力的智能水凝胶仍然具有挑战性。近日，中国医学科学院和北京协和医学院Xisheng Weng，北京化工大学Ruizheng Liang，香港城巿大学Chaoliang Tan团队报道了将骨形态发生蛋白 2 (BMP-2) 功能化的 MgFe-LDH 纳米片掺入载有血小板衍生生长因子-BB (PDGF-BB) 的壳聚糖/丝心蛋白 (CS) 水凝胶中，以构建智能注射剂热响应水凝胶（表示为 CSP-LB），可实现 PDGF-BB 的爆发释放和 BMP-2 的持续释放，实现高效骨再生。CS水凝胶中MgFe-LDH的掺入不仅缩短了胶凝时间，降低了溶胶-凝胶转变温度，而且增强了水凝胶的力学性能。由于双GFs的顺序释放和生物活性Mg2+/Fe3+离子的持续释放，体外实验证明CSP-LB水凝胶与CS水凝胶相比具有优异的血管生成和成骨特性。体内实验进一步证明，CSP-LB水凝胶可以显着增强骨再生，骨量和矿物质密度高于CS水凝胶。该智能热敏 CSP-LB 水凝胶具有出色的凝胶化能力以及血管生成和成骨特性，从而为骨缺损治疗提供了一种有前途的微创解决方案。

文章要点1）研究发现，MgFe-LDH的引入不仅缩短了凝胶化时间，降低了溶胶凝胶转变温度，而且提高了水凝胶的力学性能。

2）由于双GFs的顺序释放和生物活性Mg2+/Fe3+离子的持续释放，体外实验证明CSP-LB水凝胶与CS水凝胶相比表现出优异的血管生成和成骨性能。体内实验进一步证明，CSP-LB水凝胶能显著促进骨再生，具有比CS水凝胶更高的骨体积和骨密度。
这种智能温敏CSP-LB水凝胶具有优异的胶凝能力和血管生成及成骨特性，因此为骨缺损治疗提供了一种有前途的微创解决方案。 

总之，通过将 BMP-2 功能化的 MgFe-LDH 纳米片结合到载有 PDGF-BB 的 CS 水凝胶中，设计并制造了具有连续 GF 释放特性的智能热响应 CSP-LB 水凝胶。将 LDH 纳米片掺入 CS 水凝胶中可显着降低凝胶化时间（从 300 秒到 146 秒）和溶胶-凝胶转变温度（从 37.4 到 32.7 °C），表明热响应特性明显改善。与CS水凝胶相比，CS-L10水凝胶的储能模量和压缩模量分别增加了12倍和10.2倍，表明CS-L水凝胶的力学性能得到了增强。此外，CS-L水凝胶溶液可被注射以精确贴合猪组织中的缺损，然后在37°C水浴条件下快速固化，进一步证明了可注射性和热响应凝胶性能。基于双GFs的顺序释放和生物活性Mg2+和Fe3+离子的持续释放，体外实验证明了CSP-LB水凝胶优异的血管生成和成骨特性。体内试验还证明，CSP-LB水凝胶可显着增强骨再生，与CS水凝胶相比，骨体积增加4.5倍，骨密度增加3.6倍。因此，该团队成功构建了含有双GFs和生物活性金属铁的有机-无机热响应CS-L水凝胶系统，该系统具有优异的血管生成和成骨性能，并具有令人满意的骨再生性能。