2天连发Science子刊封面和Biomaterials | 这个课题组在骨再生研究取得系列突破

奇物论

2020-03-30

在3月25日，Science子刊Science Advances上发表一篇华中科技大学张胜民教授课题组的一篇关于生物能量材料促进组织再生的文章，并选为本期期刊的封面。

1. Science Advances：生物能量活性材料促进组织再生

细胞生物能量学(CBE)在组织再生中起着至关重要的作用。从生理上讲，增强的代谢状态有利于合成代谢生物合成和有丝分裂，从而加速再生。然而，到目前为止，对于实质性组织损伤的治疗，重新编程CBE的方法的发展一直是有限的。

有鉴于此，华中科技大学的张胜民、伦敦帝国理工学院的生物材料大牛Molly M. Stevens等研究人员，其中王江林也为本文的共同作者。研究表明，与商品化的聚乳酸和磷酸钙陶瓷支架相比，使用生物能量活性材料(BAM)支架可以极大地促进承重性骨缺损兔模型的诱导修复。

本文要点

1）这种材料是由能量活跃的单元组成的，一旦植入，这些单元就可以以持续降解的方式释放出来。

2）通过建立线粒体内代谢旁路，内化能量激活单元显著提高线粒体膜电位(ΔΨm)，以提供更高的生物能量水平，加速骨形成。

这里开发的现成材料代表了一种高效、易于实施的组织再生治疗方法，有望实现从临床到临床的转化。

Haoming Liu, et al. Bioenergetic-active materials enhance tissue regeneration by modulating cellular metabolic state. Science Advances, 2020.

DOI：10.1126/sciadv.aay7608

https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay7608?rss=1

在3月27日，生物材料顶刊杂志Biomaterials又上线华中科技大学王江林、张胜民和深圳市儿童医院王斌等人最新成果。

2. Biomaterials: 外泌体模拟物作为工程化基因激活基质诱导原位血管化成骨

外泌体具有良好的生物相容性、高效的细胞内化能力和较大的载药量，在再生医学领域被认为是复杂细胞治疗和单基因/蛋白质药物治疗的有益补充。然而，其作为基因/药物载体的潜在应用受到极大限制的一个主要问题是纳米级外泌体的低产率。此外，静脉注射靶向性外泌体可能导致富血器官阻塞。

有鉴于此，华中科技大学王江林、张胜民联合深圳市儿童医院王斌等人构建了一种特异的外泌体模拟物(EM)，用于促进体内血管化成骨。

本文要点：

1）该EM可以实现大规模快速生产，与传统的外泌体相比，它在大小、形态和膜蛋白标记上都表现出相似的特征。

2）为了避免静脉注射的风险，提高局部治疗的效率，同时应用工程化EM设计了一种基因激活基质(GAM)，该基质可以通过将血管内皮生长因子(VEGF)质粒包封并灵活地结合到核壳纳米纤维膜上而局部释放。

3）研究结果表明，精心设计的工程化EM介导的GAM能够持续递送VEGF基因，并显着促进体内的血管化成骨。本项工作不仅可以突破高产，夯实EMs的应用基础，而且为原位治疗提供了一种局部有效的工程化EMs输送方式。

Yao Zha, et al. Exosome-mimetics as an engineered gene-activated matrix induces in-situ vascularized osteogenesis, Biomaterials, 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119985

简介：

张胜民，博士、二级教授/博士生导师、FBSE（国际生物材料科学与工程Fellow）；华中科技大学先进生物材料与组织工程研究中心主任、国际再生医学材料联合实验室主任、Rice University著名讲座Advance in Tissue Engineering客座教授、HUST生物材料与再生医学创新团队负责人、Founding Chair & Chair of China-Korea Center for Biomaterialsand Nano-Biotechnology；国际再生医学材料系列大会常任共同主席等职位。

张胜民教授在功能元素掺杂HA生物材料规模制备新技术、细胞能量生物材料、复杂组织器官支架精准3D打印和生物制造、多分子模板仿生矿化、HA类生物材料的PET成像以及系列可降解复合骨内固定器件等领域的研究和临床转化做出了开创性贡献。以第一发明人申请国家发明专利40余项[含美国和国际专利3项]，获专利授权23项，部分发明专利获得进一步转化，有3项产品获得CFDA产品注册证，产生较大社会经济效益。在BiotechnologyAdvances, AHM, Biomaterials, JBMR-A, Biomacromolecules,ActaBiomaterialia,ChemComm, BMM, Mater SciEng C等发表学术论文100余篇,部分论文获得包括Nature Materials, ChemSoc Rev,ProgPolymSci, Accounts Chem Res等在内的正面引用和评价。

王江林，教授，博士生导师，担任中国生物材料学会再生医学材料分会委员，中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会委员，中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会青年委员会副主任委员

主要从事生物材料、组织工程、干细胞和再生医学方面的研究，特别在新一代可自我修复智能型生物材料、软骨-骨一体化综合修复、血管化生物材料与细胞生长因子3D打印、生物材料微/纳结构调控干细胞命运等方面研究。已发表SCI论文20余篇，其中部分论文发表在Advanced Materials、Nano Letters、ACS Nano、Advanced Functional Materials、BiotechnologyAdvances、Biomaterials等。并获得国际著名学者在Chemical Society Reviews、Materials Scienceand Engineering: R-Reports、PNAS等权威期刊大篇幅引用和积极评价等国际顶级和领域权威期刊上。