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Adv. Mater. 2023：層次化水凝膠用于增強全層骨軟骨缺損的修復(fù)

背景

分層骨軟骨缺損的修復(fù)需要復(fù)雜的梯度重建；然而，很少有連續(xù)梯度鑄造的策略考慮到與臨床實際有關(guān)的細胞適應(yīng)性、多個梯度元素和精確的梯度鏡像原生組織。在這里，利用合成的超順磁性HA納米棒(MagHA)開發(fā)了一種具有納米羥基磷灰石(HA)、力學(xué)和磁性連續(xù)梯度的水凝膠，該納米棒易于對磁場做出響應(yīng)。根據(jù)健康兔膝關(guān)節(jié)的磁共振成像(MRI)計算出優(yōu)化的精確重建骨軟骨組織梯度模式。然后，MagHA形成連續(xù)的生物理化梯度，從而在外部磁刺激下產(chǎn)生增量HA、機械和電磁信號。為了使這種依賴深度的物體起作用，開發(fā)了一種適應(yīng)性強的水凝膠來促進細胞滲透。將該方法應(yīng)用于兔全層骨軟骨缺損的局部磁場修復(fù)，這種多層梯度復(fù)合水凝膠以完美的異質(zhì)特征修復(fù)骨軟骨單元，模仿軟骨向軟骨下的逐漸過渡。

圖文導(dǎo)讀

(圖1 多層連續(xù)梯度水凝膠修復(fù)骨軟骨缺損的設(shè)計與應(yīng)用。)

(圖2 MagHA的制備與表征)

（圖3 GelMA/AcCD雙網(wǎng)絡(luò)(DN)水凝膠基質(zhì)的制備及不同水凝膠中細胞行為的評價）

(圖4 不同入路兔膝關(guān)節(jié)骨軟骨缺損的體內(nèi)修復(fù)(術(shù)后12周))

(圖5 術(shù)后12周不同處理修復(fù)組織膠原蛋白表達分級及膠原纖維分布定量分析)

全文總結(jié)

這里開發(fā)了一種多層光滑梯度的復(fù)合水凝膠，用于全層骨軟骨組織的再生。為了獲得能模擬軟骨向軟骨下骨過渡過程中礦物質(zhì)含量逐步增加的HA梯度，我們提出了磁力來控制MagHA的運動，使其形成連續(xù)的梯度模式。重要的是，MagHA的均勻形態(tài)和足夠的磁化可以快速制造連續(xù)的MagHA梯度。為了更好地模擬臨床實踐，基于診斷性MRI圖像測量了真實兔膝關(guān)節(jié)軟骨厚度，并利用有限元模擬平臺模擬了磁凝膠前體溶液中MagHA隨磁場暴露時間的遷移率。這些結(jié)果為制備光滑的MagHA梯度水凝膠植入物以精確重建相應(yīng)的骨軟骨組織提供了重要的指導(dǎo)。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202209565

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