这种新型水凝胶在骨缺损治疗中显示出良好的前景

来自加州大学洛杉矶分校牙科学院的生物工程学家和牙医开发了一种新型水凝胶，这种水凝胶比目前可用的水凝胶更加多孔，可以有效地促进组织修复和再生。一旦注射到小鼠模型中，这种新的水凝胶被证明可以诱导天然干细胞的迁移，从而更好地促进骨愈合。目前使用水凝胶和干细胞的实验应用或引入体内的昂贵生物制剂可能带来负面副作用。

这项研究成果发表在《自然通讯》杂志上。研究结果表明，在不久的将来，下一代水凝胶体系可以大大改善目前基于生物材料修复骨缺损的治疗方法。

水凝胶是由聚合物链的3D网络组成的生物材料。由于其吸水能力及其与活组织的结构相似性，该网络可用于将细胞运输到有缺陷的区域，以再生失去的组织。然而，水凝胶的小孔径限制了移植细胞的存活、扩增和新组织的形成，这使得它不再是再生组织的理想选择。

生物材料领域的一种流行材料是天然矿物粘土。粘土已成为医疗产品的理想添加剂，没有任何负面影响。已经证明它是生物相容的并且容易获得。

粘土具有层状结构，其表面带负电荷。独特的层状结构和电荷对研究人员来说非常重要，因为他们的水凝胶带有正电荷或相反的电荷。当水凝胶插入粘土层时，通过一种称为插层化学的过程，最终的结果是粘土增强的水凝胶，具有更多的孔结构，可以更好地促进骨形成。

一旦他们的粘土增强了水凝胶，研究人员就使用一种称为光诱导或光引入的过程将他们的新生物材料变成凝胶，这将使其更容易注射到他们的小鼠模型中。

小鼠模型有一个未愈合的颅骨缺损，研究人员注射了他们的粘土增强水凝胶。六周后，他们发现该模型通过自身的干细胞迁移和生长显示出显著的骨愈合。

“这项研究将有助于我们开发出具有高孔隙率的下一代水凝胶系统，并可以极大地改善现有的骨移植材料，”首席作者Min Lee说，他是加州大学洛杉矶分校牙科学院生物材料科学教授，也是Jonsson综合癌症中心的成员。“我们的纳米复合水凝胶系统将用于许多应用，包括治疗传递、细胞载体和组织工程。”

使用水凝胶的活细胞和生物活性分子的可注射组合将是治疗身体不健康或受损区域的优选医疗应用，而不是更具侵入性的手术。

未来的研究计划了解纳米复合水凝胶的物理特性如何影响细胞的迁移和功能以及血管的形成。

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