生物材料免疫调控成骨方面研究取得系列进展

　　人体是一个系统组织工程，其免疫系统对人体器官的正常功能与组织再生起着至关重要的调节作用。对传统骨生物材料的研究忽略了如何通过生物材料调控人体免疫反应，从而进一步调控生物材料在体内骨修复与重建这一关键问题。为解决这个问题，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁与常江带领的研究团队与澳大利亚昆士兰科技大学合作，在生物医用材料的免疫调控成骨性能方面取得了系列研究进展。

　　首先，该研究团队基于前期的系列研究成果，撰写了一篇关于生物材料免疫调控成骨的综述论文，近期被期刊Maters Today 接收。在该综述中，作者阐述了人体免疫细胞如何调控成骨与破骨行为，分析了免疫细胞在骨重塑过程中的多种功能特性，系统阐释了骨生物材料的表面微结构、润湿性、电荷、离子释放、颗粒尺度与空隙率等因素如何影响免疫反应，以及通过免疫反应如何影响成骨活性，并提出了如何评价骨生物材料的免疫成骨的策略与方法（见图1）。

　　同时，该研究团队还首次提出了骨生物材料免疫成骨的思想，将巨噬细胞与骨髓基质细胞结合起来，建立了骨生物材料的免疫成骨评价方法（Biomaterials 2014；35(5):1507-18）（见图2）。在此基础上，该研究团队通过设计不同活性离子组合的生物活性陶瓷，通过生物活性Cu、Co、 Si、 Mg等离子的可控释放以及纳米颗粒的内吞，上调或下调免疫细胞的炎症反应，发现利用活性离子以及纳米颗粒的内吞调控的巨噬细胞炎症反应对于体内成骨、破骨行为等具有重要的调控作用（Biomaterials. 2015, 71: 35-47； Biomaterials. 2015, 61: 126-138； Acta Biomater. 2015, In Press），该研究对于丰富与完善生物材料的体外评价方法以及研究其体内成骨机制具有重要的指导作用。

　　相关研究工作得到了中组部青年千人计划与中科院-澳大利亚昆士兰国际合作项目的支持。

图1. 生物医用材料的免疫调控成骨。

图2. 建立了生物陶瓷调节免疫细胞炎症反应、进而调控骨髓基质细胞成骨分化的新策略。

图3. 含铜的介孔二氧化硅纳米颗粒被巨噬细胞内吞后，引起巨噬细胞合适的炎症反应，进一步促进了骨髓基质细胞的成骨分化。