时序性多功能3D打印支架为骨肉瘤术后阶段性防治提供策略

　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所转化医学中心秦岭、赖毓霄研究员团队，围绕骨肉瘤（OS）术后面临的重大挑战，针对骨缺损部位早期抗菌、抗肿瘤，长效促成骨的阶段性治疗需求，设计研发了一种时序性多功能3D打印MgO2/PLGA支架，该支架可实现阶段性序贯控释镁离子（Mg2+）和活性氧（ROS），具有早期预防肿瘤术后复发、抑制细菌感染和长效促进骨缺损修复的时序性多功能。相关研究成果以Time-sequential and Multi-functional 3d Printed MgO2/PLGA Scaffold Developed as A Novel Biodegradable and Bioactive Bone Substitute for Challenging Postsurgical Osteosarcoma Treatment为题发表在Advanced Materials（IF：29.4）上。论文第一作者为李彩荣助理研究员和张卫副研究员，通讯作者为秦岭教授和赖毓霄研究员。 

　　OS是最常见的骨原发恶性肿瘤。但OS切除手术后存在大面积骨组织损伤难以治愈、肿瘤转移复发、患者免疫力低下易感染等问题，OS术后治疗面临巨大挑战。合理设计研发具有早期预防肿瘤复发、抑制细菌感染和长期促进骨缺损修复的时序性多功能生物活性支架有望成为OS术后治疗的有效策略。我们设计并稳定合成可多重释放功能的纳米MgO2颗粒，通过低温3D打印技术制备MgO2/PLGA复合支架，研究证实MgO2通过粒子增强作用提升复合支架的抗压性能，MgO2/PLGA复合支架具有良好的机械性能，在植入早期（前3周）降解释放过氧化氢(H2O2)，通过化学动力学疗法(CDT)诱导肿瘤细胞凋亡和铁死亡，并通过巨噬细胞M1型极化激活抗肿瘤免疫微环境。植入12周内持续的释放Mg2+，并通过激活Wnt3a/GSK-3β/β-catenin信号通路促进hBMSCs成骨分化，促进巨噬细胞M2型极化形成良好的促成骨分化免疫微环境，从而促进骨修复。体内抗感染、抗肿瘤、促成骨动物实验分别验证了20MP支架具有良好的抗感染、抗肿瘤及促成骨效果，满足骨肿瘤术后不同阶段的质量与修复需求。该时序多功能支架的研发有望为骨肉瘤术后难治愈性骨缺损修复提供新策略。 

　　该研究是深港团队密切合作的成果，得到了国家自然科学基金委、中国科学院创新交叉团队、香港卓越学科领域计划的支持。 


基于病理生理学的3D打印MgO2/PLGA支架设计理念示意图，以及时序性多功能活性用于骨肉瘤术后骨缺损修复的机制