中南大學(xué)趙瑞波：乳酸功能化 3D 打印 PCL/nHA 支架驅(qū)動(dòng) BMSC 成骨

來源：EFL生物3D打印與生物制造

大尺寸骨缺損的修復(fù)面臨巨大臨床挑戰(zhàn)，自體移植和異體移植存在供體短缺、免疫并發(fā)癥及感染風(fēng)險(xiǎn)等問題，組織工程策略雖有潛力，但在實(shí)現(xiàn)持續(xù)成骨誘導(dǎo)并與宿主微環(huán)境代謝兼容方面仍未達(dá)標(biāo)。  

來自中南大學(xué)的趙瑞波教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種乳酸功能化的3D打印聚己內(nèi)酯/納米羥基磷灰石支架（PCL/nHA/SL），該支架將結(jié)構(gòu)支撐與代謝-表觀遺傳調(diào)節(jié)相結(jié)合，能促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）的黏附、增殖和成骨分化，通過誘導(dǎo)STAT1的賴氨酸乳酸化修飾，改變其亞細(xì)胞定位，釋放RUNX2以激活成骨轉(zhuǎn)錄程序，在體內(nèi)可驅(qū)動(dòng)大尺寸缺損處的功能性骨再生。  

相關(guān)工作以“Lactate-functionalized 3D-printed PCL/nHA scaffold drives BMSC osteogenesis via metabolic-epigenetic crosstalk”為題發(fā)表在《Materials Today Bio》上。

研究要點(diǎn)
支架制備與優(yōu)化
制備 3D 打印 PCL/nHA/SL 支架，篩選出 1% 乳酸為最優(yōu)濃度，評(píng)估其生物相容性。

成骨分化能力驗(yàn)證
檢測(cè)支架對(duì) BMSC 礦化、ALP 活性及成骨標(biāo)志物的提升作用。

乳酸化修飾機(jī)制探究
通過蛋白組學(xué)發(fā)現(xiàn) STAT1-K193 乳酸化，明確其為成骨調(diào)控關(guān)鍵靶點(diǎn)。

STAT1 乳酸化功能驗(yàn)證
證實(shí) K193 乳酸化調(diào)控 STAT1 亞細(xì)胞定位，解除對(duì) RUNX2 的抑制。

體內(nèi)骨再生效果評(píng)估
在大鼠顱骨缺損模型中，驗(yàn)證支架促進(jìn)功能性骨再生的能力。

文章來源：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.102101