应用骨组织工程治疗肿瘤创伤等引起的大段骨缺损是较有前景的技术，但经典构建方法存在细胞分布不均等缺点。基于微凝胶的骨组织工程微组织由于具有种子细胞分布均匀，利于细胞存活，可模块化自下而上组装等优势，被视为新一代解决方案。但是由于天然水凝胶力学性能不足且不具备成骨活性，难以满足硬组织修复需求，是亟待解决的问题。近日，武汉协和医院整形外科孙家明教授团队在生物医学1区杂志《Theranostics》(2018 IF: 8.063)上发表论文，报道了一种基于微阵列芯片设计的核壳结构骨组织工程微组织，内核采用高弹性与骨诱导性的脱钙骨基质微粒，外壳采用可降解多孔明胶，不仅提高整体性能，也为种子细胞提供了保护减少植入过程的死亡，为微组织提供了新的构建思路。

核壳结构材料是指通过化学键或其他方式包裹形成的复合材料，具有中心的核体及包裹的壳层。因此与单一材料相比，它可以整合内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足。核壳结构材料组成繁多，可以用任意种类材料制备，金属、绝缘、半导体等均可作为核体，目前在新能源领域，生物医药等方面有广泛的应用前景，在骨再生领域也有部分的研究报道，但还未见相关文献报道将其应用在组织工程微组织的构建领域。

在此项研究中，研究人员用微阵列芯片制备了一种以脱钙骨基（Demineralized bone matrix, DBM）为内核和明胶为外壳的核壳结构微组织。力学压缩测试的结果表明，核壳结构微组织的杨氏模量约为单纯明胶微组织的3倍左右；细胞实验和大鼠临界颅骨缺损修复的结果也表明核壳结构微组织在体外和体内均拥有良好的成骨性能。

该研究以DBM 颗粒作为内核，除了为微组织提供一个良好的力学支撑，其上载有的骨形成蛋白（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）也能募集周边的骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchyml stem cells, BMSCs），并促进其成骨分化。明胶作为外壳，可以为BMSCs提供一个良好的三维生长环境，除此之外，表面开放式的多孔结构可允许BMSCs向材料内部爬行并定植，从而在植入初期免于物理因素及炎症因子等化学因素的损害。

以上研究受国家自然科学青年基金(81701922，81601707)，面上基金(81873941)资助。武汉协和医院整形外科的孙家明教授与汪振星主治医师为通讯作者，课题组罗超博士与方慧敏博士为第一及共同第一作者。

参考文献：

Luo C, Fang H, Zhou M, Li J, Zhang X, Liu S, Zhou C, Hou J, He H, Sun J, Wang Z. Biomimetic open porous structured core-shell microtissue with enhanced mechanical properties for bottom-up bone tissue engineering. Theranostics 2019; 9(16):4663-4677. doi:10.7150/thno.34464.

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b17636