大段骨缺损是临床常见病，干细胞和骨组织工程被认为是一种有前途的骨再生方法。近日，山东银丰生命科学研究院与山东大学团队合作研究了一种干细胞多谱系分化的纳米纤维素膜平台仿生构建具有生物活性的三维类骨组织，能显著促进新生骨的快速生长以及毛细血管和神经纤维的迅速形成。
相关成果以题为“Nanocellulose-ReinforcedHydroxyapatite Nanobelt Membrane as a Stem Cell Multi-Lineage DifferentiationPlatform for Biomimetic Construction of Bioactive 3D Osteoid Tissue In Vitro”发表在《Advanced Healthcare Materials》（IF=7.367，JCR I区）。
骨再生多分化平台示意图
大段骨缺损是临床常见病，尤其是对伴有多组织损伤（血管和周围神经损伤的组织损伤）的严重骨缺损伤病的治疗，仍然是一个巨大的挑战，常常导致骨不连和其他后遗症，甚至导致终身残疾。干细胞和骨组织工程作为一种最有前途的骨再生方法，引起了人们的广泛关注。
“先前大多数与骨组织工程支架相关的研究都集中在成骨细胞的分化上，并且已经取得巨大进步”，该项目的团队负责人魏本杰表示，事实上，骨再生不仅涉及骨的形成，还涉及其他部分，如血管和神经，以确保骨的功能。
在骨修复过程中，如果新生骨中没有新的血液和神经的形成，骨缺损的再生就会失败，从而导致预后不良。因此，针对骨缺损临床治疗的骨组织工程应考虑骨的所有重要部位的形成，其中骨、血管和神经显得尤为重要。由于在同一支架或系统中很难实现不同细胞的共培养或多谱系分化，以实现成骨细胞、血管细胞和神经元细胞协同再生的相关研究尚不多见。因此，开发一个干细胞多谱系分化平台来仿生构建具有生物活性的三维类骨组织对骨再生仍然是一个亟待解决的问题。
体外重建类骨组织
据悉，本文通过在纳米纤维素水凝胶中组装超长羟基磷灰石纳米带合成一种具有高力学性能和具有生物降解性能的纳米纤维素增强杂化膜，实现了干细胞在成骨细胞、神经细胞，血管内皮细胞协同分化与再生。利用仿生杂化膜的这种多向分化特性，通过层层叠加、培养和整合的方法，在体外模拟构建具有生物活性的3D类骨组织。
8周的异位和原位成骨实验结果表明，体外构建的类骨组织显著促进了新生骨的快速生长以及毛细血管和神经纤维的迅速形成，证明了其具有很强的骨再生能力。本项研究表明了杂交膜作为干细胞多系分化平台的广泛应用，在骨组织工程中具有广阔的应用前景。
