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  首都醫科大學江青松教授，第四軍醫大學楊國棟教授，四川大學郭俊凌教授聯合國際團隊（哈佛大學醫學院、墨爾本大學、大阪醫科大學）：利用層層自組裝LbL技術，將siRNA-CTSK修飾的納米金粒子通過生物基高分子材料組裝到鈦植體表面，構建分級納米結構涂層，該圖層能夠緩釋siRNA-CTSK至種植體周圍單核細胞，抑制其破骨分化，同時改變細胞分泌特征，協同促進鈦植體周圍骨骼和血管組織再生。

  種植體植入治療是臨床骨損傷修復和口腔牙缺失最常見的治療方式。骨-種植體結合能力減弱，成為骨質疏松等患者種植體治療效果不佳的主要制約因素。需要理想的細胞和基因靶點，并進行高效、特異的靶向遞送是解決上述問題的關鍵。

  研究團隊首先將多功能靶向作用的siRNA偶聯到納米金粒子表面，然后將上述修飾的納米金顆粒可以通過層層組裝LbL技術，包裹在鈦植體表面，從而構建了多級納米結構涂層（圖1）。該組裝技術基于全生物基構建材料，實現了高度生物相容性。通過進一步體內外實驗證實，該多層級納米涂層能夠將siRNA修飾的納米金顆粒高效、特異地緩釋到種植體周圍的單核細胞。

圖1. 基于高生物相容性自組裝涂層的siRNA-納米顆粒形成分級納米結構種植體涂層

  在接下來的實驗中，研究人員根據Cathepsin K（CTSK）生物學功能及其在破骨細胞及破骨前體細胞中特異性表達的特點，選取CTSK為分子干預靶點，通過上述層層自組裝納米圖層技術將siRNA-CTSK金顆粒負載于種植體表面。在此基礎上，利用卵巢切除(OVX)大鼠等動物模型，證實了課題組創建的納米圖層能夠有效干預種植體周圍破骨（前體）細胞CTSK表達，改變細胞旁分泌組分，進而協同促進血管再生和骨再生（圖2）。

圖2. 納米涂層鈦植入物對骨質疏松大鼠模型的體內綜合治療

  區別于傳統之間增強間充質細胞成骨功能或抑制破骨細胞的破骨功能，本研究以破骨細胞及其前體細胞的分泌功能為靶點；此外，本研究通過在種植體表面進行納米顆粒圖層改構，實現局部高效、特異地靶向遞送，避免了系統性的毒副作用。上述研究靶點和遞藥策略的創新，為再生醫學的發展提供了一個新思路。

  首都醫科大學邢鶴琳為文章的第一作者，山西醫科大學王興為文章的共同第一作者，首都醫科大學江青松教授，第四軍醫大學楊國棟教授，四川大學郭俊凌教授為文章的共同通訊作者。特別感謝國家自然科學基金、國家“千人計劃”青年項目、四川大學“雙一流”項目基金等給予的資助和支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119784

課題組簡介：

  四川大學郭俊凌教授：國家特聘青年專家，四川大學“雙百人才”海外高層次引進特聘教授，博士生導師，墨爾本大學化學與分子生物學博士。曾任職于美國哈佛大學Wyss仿生工程研究中心特聘研究員。于墨爾本大學國際著名材料化學家Frank Caruso教授（英國皇家科學院院士，澳大利亞科學院、工程院雙院院士）課題組獲博士學位。哈佛大學期間于Samir Mitragotri教授（美國工程院、美國醫學院雙院院士）課題組開展研究。依托四川大學國家“雙一流”重點建設學科，課題組構建了生物質先進材料與納米界面研究中心（BMI Center）。研究方向主要涉及“金屬多酚網絡MPNs”先進材料的研究與工程應用、皮膠原生物質轉化利用、生物質界面前沿科學的研究和應用開發，致力于環境科學與工程、先進生物醫學工程等前沿領域的基礎及工程研究。近年來，BMI相關研究在Science《科學》、Nature Nanotechnology《自然-納米技術》、Energy & Environmental Sciences《能源與環境工程》、Angewandte Chemie《德國應用化學》等國際頂級期刊上發表，并被多家國際著名新聞媒體報道，包括EurekAlert!、Harvard Gazette、ChemViews Magazine、Phy.org、德國之音等，同時多項突破性研究也被F1000評為領域重大研究，被Nature Nanotechnology、Nature Biotechnology、Nano Today等學科頂級雜志選為特別專題與研究熱點。四川大學生物質先進材料與納米界面研究中心網址：https://www.nanobiomass.com/。

  第四軍醫大學楊國棟教授：第四軍醫大學特聘研究員，空軍高層次人才，碩士生導師。主要從事基因表達調控及靶向干預策略研究，先后主持國家自然科學基金3項、陜西省自然科學基金1項。在尋找疾病相關RNA代謝異常的藥物靶標、優化核酸藥物的加載與緩釋系統、創建基因藥物靶向遞送策略和療效評價等方面，取得系列進展。獲國家發明專利2項，以第一或通訊作者在Gastroenterology、Nano Letters、Biomaterials、Theranostics、J Controlled Release、Mol Ther-Nucl Acids等國際知名雜志發表SCI收錄論文30余篇。

  首都醫科大學江青松教授：主任醫師，教授，博士研究生導師。中華口腔醫學會第七屆口腔修復學專業委員會副主任委員。2006-2008 年負責完成北京市自然科學基金課題《咬合支持喪失對老年人認知功能影響的初步研究》，2008-2012年負責完成國家自然科學基金課題《咬合支持喪失對認知功能損害發生發展的影響及干預研究》，2014-2017年負責完成國家自然科學基金面上項目《咬合支持喪失對伴有慢性腦缺血的認知功能損害的影響及機制研究》，2018年負責國家自然科學基金面上項目《咬合支持喪失通過膠質細胞網促進認知神經元退變的作用機制研究》。以第一作者和通訊作者在口腔領域和相關醫學領域雜志Archives of Oral Biology、J Adhes Dent.、Behav Brain Res、Mol Biol Rep等發表多篇論文。