开发能够利用具有成骨性能的干细胞的生物材料为加速骨再生和骨修复提供了一个有效的策略。研究表明，基于甲基丙烯酸明胶(GelMA)的支架能够实现人类间充质干细胞(hMSCs)的成骨分化。
有鉴于此，匹兹堡大学医学院Hang Lin和Rocky S. Tuan将氧化石墨烯(GO)基纳米片加入GelMA中，以进一步增强hMSC的骨生成性能。
本文要点：
（1）体外实验结果表明，被纳米复合材料包裹的hMSCs具有较高的存活性和代谢活性，并且加入的氧化石墨烯能够显著增加hMSCs结构体的矿化，而用硅包覆的氧化石墨烯(SiGO)替代氧化石墨烯则能够进一步增强矿化。机理分析表明，纳米片可以增强内源性骨形态发生蛋白(bmp)的生成、保留和生物活性，从而在缺乏外源性骨诱导生长因子的情况下实现有效骨生成。
（2）研究发现，LDN-193189能够抑制BMP信号通路，从而消除纳米片的骨诱导作用。在小鼠皮下植入模型中，负载hMSCs的GO/GelMA和SiGO/GelMA样品诱导生成的骨体积分别比GelMA对照组大108倍和385倍。综上所述，这一研究充分阐明了氧化石墨烯基纳米片在增强hMSCs成骨能力方面的生物活性和作用机制，并重点突出了氧化石墨烯和SiGO等纳米材料在骨组织工程领域中的应用潜力。
参考文献：
Zhong Li. et al. Graphene Oxide-functionalized Nanocomposites Promote Osteogenesis of Human Mesenchymal Stem Cells via Enhancement of BMP-SMAD1/5 Signaling Pathway. Biomaterials. 2021
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961221004385
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