连续释放天麻素 PU/n-HA 复合支架重编程巨噬细胞以改善成骨和血管生成

伤口愈合是一个高度协调的过程，涉及多种细胞，包括免疫细胞。开发用于再生工程应用（例如骨再生）的免疫调节生物材料是一种有吸引力的策略。在此，受天麻素（中草药中的一种生物活性成分）的免疫调节作用的启发，一系列新型免疫调节天麻素包括可生物降解聚氨酯（gastrodin-PU）和纳米羟基磷灰石（n-HA）（gastrodin-PU/n -HA) 复合材料被开发出来。

RAW 264.7 巨噬细胞、大鼠骨髓间充质干细胞 (rBMSCs) 和人脐静脉内皮细胞 (HUVECs) 与含有不同浓度天麻素 (0.5%、1% 和 2%) 的天麻素-PU/n-HA 一起培养至破译它们对成骨和血管生成的免疫调节作用体外。

在支架上培养的 rBMSCs 的体外活力和成骨分化：

结果表明，与 PU/n-HA 相比，天麻素-PU/n-HA 诱导巨噬细胞向 M2 表型极化，这可以通过促再生细胞因子（CD206、Arg-1）的更高表达水平和更低的表达来证明促炎细胞因子 (iNOS)。在天麻素-PU/n-HA/巨噬细胞条件培养基中，rBMSCs中成骨相关因子（BMP-2和ALP）和HUVECs中血管生成相关因子（VEGF和BFGF）的表达水平显着上调。在大鼠皮下植入模型中验证了天麻素-PU/n-HA 将巨噬细胞从促炎 (M1) 表型重编程为抗炎和促愈合 (M2) 表型的免疫调节作用。并且 2% 天麻素-PU/n-HA 显着降低了纤维囊形成并增强了血管生成。

体内在大鼠股骨髁缺损中植入支架后 4、8 和 12 周的骨再生：

此外，植入大鼠股骨髁缺损模型的 2% 天麻素-PU/n-HA 支架显示出加速的成骨和血管生成。因此，新型天麻素-PU/n-HA 支架可能代表一种用于骨修复和再生的新型免疫调节生物材料。

巨噬细胞调节天麻素-PU/n-HA复合支架的机制改善成骨和血管生成：

综上所述，随着天麻素的持续释放，天麻素-PU/n-HA生物材料表现出良好的骨免疫调节特性，有利于rBMSCs的主动成骨分化和HUVECs的血管生成。具体来说，2% 天麻素-PU/n-HA 诱导 M2 巨噬细胞表型极化，并通过控制关键细胞功能（如迁移、粘附和增殖）产生最佳的抗炎/免疫微环境，从而触发最大化的骨/血管生成能力。PU/n-HA 与治疗性天麻素的功能化似乎可以调节炎症微环境以实现卓越的骨再生结果，因此在骨组织工程中显示出相当大的潜力。利用天麻素和 PU/n-HA 的作用将提高我们对生物材料-巨噬细胞相互作用的理解。

原文：

Li L, Li Q, Gui L, Deng Y, Wang L, Jiao J, Hu Y, Lan X, Hou J, Li Y, Lu D. Sequential gastrodin release PU/n-HA composite scaffolds reprogram macrophages for improved osteogenesis and angiogenesis. Bioact Mater. 2022 Apr 1;19:24-37. doi: 10.1016/j.bioactmat.2022.03.037. PMID: 35415312; PMCID: PMC8980440.