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Nano Res.│基因快递-送到细胞需要的地方:一种新型基因增强骨支架材料

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背景介绍


作为一种新的组织工程方法,基因活化基质(Gene-activated Matrices,GAM)是将可降解生物支架材料与转染基因的质粒DNA载体相结合,形成一个“基因局部释放系统”,从而完成目标基因的基因传递。在该系统中,目标基因首先需要利用载体进行装载,确保目标基因不被细胞的内溶酶体和细胞外的DNA降解酶等破坏,其次,还需要支架材料将转载有目标基因的载体送到组织再生区域,从而最终实现目标基因对再生区域目的细胞的成功转染。


成果简介


在本研究中,安徽医科大学徐建光/王元银教授团队/中国科学技术大学杨晴教授团队/北京大学Boon Chin HENG教授团队选择聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine, PEI)作为基因载体,选择羟基磷灰石/壳聚糖-微球(HA/CS-MS)作为支架材料,选择BMP2作为目标基因,构建了BMP2-PEI-nHA/CS-MS非病毒基因活化基质,并探索了该新型材料的促成骨效果。本研究体外实验表明,新型GAM不但具有优秀的生物相容性(细胞存活率超过95%),而且制备的微球材料具有仿细胞外基质(ECM)的纳米网络纤维结构,加上其具有较高的表面积,可以为细胞提供更多的粘附位点。该GAMs作为一个负载复合物系统,其对PEI-pBMP2复合物的负载率达到59.79±1.85%,并可长时间向周围缓慢释放质粒(释放效果长达21天),从而有效转染局部靶细胞,促进成骨效果。本研究体内实验表明,与对照组动物相比,使用该新型GAM材料有效地促进了缺损区域的骨重建。这些发现表明,本研究开发的新型GAM是一种有效的基因传递系统,拥有较大的临床应用潜力。

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BMP2-PEI-nHA/CS-MS非病毒基因活化基质的构建及转染示意图


作者简介


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徐建光,男,1982年生,安徽东至人,硕士研究生导师,香港大学牙学院博士,现任安徽医科大学口腔医学院/安徽医科大学附属口腔医院正畸科主任,副教授,香港大学牙学院荣誉副教授,获香港李嘉诚奖提名,获香港大学2020年Research Output Prize,安徽省口腔正畸专委会常务委员,中国医药教育协会口腔医学会委员,首届全国口腔青年教师授课比赛三等奖,Stem Cell Research & Therapy杂志(IF: 6.832)审稿专家,参与国家级课题2项,香港地区级课题1项,主持省级科研课题4项,国际科研课题1项,第一作者和通讯作者发表SCI收录论文9篇,曾第一作者文章发表于国际口腔领域最顶级杂志Journal of Dental Research,擅长儿童口腔错颌畸形早期矫正,青少年及成人各类错颌畸形的综合性矫治,以及牙周病患者的矫正。


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王元银,男,1969年生,安徽芜湖人,教授,主任医师,博士,硕导,2009-2011年在上海交通大学从事博士后研究工作;安徽省高校中青年骨干教师,第七批安徽省学术学科带头人后备人选,安徽医科大学优秀教师、优秀硕士研究生指导教师,安徽省优秀硕士学位论文指导教师;中华口腔医学会口腔医学教育专业委员会委员,中国医师协会口腔医师分会会员工作组委员,中华医学会医学美学与美容学中青年委员,安徽省康复医学会颌面创伤与整复专业委员会常务委员;主持国家自然科学基金课题1项,省级科研课题6项。从事口腔医疗、教学和科研工作25年,擅长口腔颌面外科相关疾病的诊断和治疗。近年来获安徽省自然科学优秀学术论文一等奖1项,安徽省科技进步三等奖2项,四等奖2项,安徽省自然科学三等奖1项,发表研究性学术论文76篇, 其中SCI收录8篇,出版专著6部。


文章信息


Ruyuan Ding, Yajun Liu, Dawei Cheng, Gang Yang, Wenjing Wu, Haoran Du, Xin Jin, Yihan Chen, Yuanyin Wang*, Boon Chin Heng*, Qing Yang& Jianguang Xu*.A novel gene-activated matrix composed of PEI/plasmid-BMP2 complexes and hydroxyapatite/chitosan-microspheres promotes bone regeneration. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-022-4292-8.

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