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Mild Photothermal-Stimulation Based on Injectable and Photocurable Hydrogels Orchestrates Immunomodulation and Osteogenesis for High-Performance Bone Regeneration
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-05-16 , DOI: 10.1002/smll.202300111 Minhao Wu 1 , Huifan Liu 1 , Yufan Zhu 1 , Feixiang Chen 2 , Zhe Chen 1 , Liangyu Guo 1 , Ping Wu 3 , Gailing Li 4 , Chong Zhang 5 , Renxiong Wei 1 , Lin Cai 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-05-16 , DOI: 10.1002/smll.202300111 Minhao Wu 1 , Huifan Liu 1 , Yufan Zhu 1 , Feixiang Chen 2 , Zhe Chen 1 , Liangyu Guo 1 , Ping Wu 3 , Gailing Li 4 , Chong Zhang 5 , Renxiong Wei 1 , Lin Cai 1
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A photoactivated bone scaffold integrated with minimally invasive implantation and mild thermal-stimulation capability shows great promise in the repair and regeneration of irregularly damaged bone tissues. Developing multifunctional photothermal biomaterials that can simultaneously serve as both controllable thermal stimulators and biodegradable engineering scaffolds for integrated immunomodulation, infection therapy, and impaired bone repair remains an enormous challenge. Herein, an injectable and photocurable hydrogel therapeutic platform (AMAD/MP) based on alginate methacrylate, alginate-graft-dopamine, and polydopamine (PDA)-functionalized Ti3C2 MXene (MXene@PDA) nanosheets is rationally designed for near-infrared (NIR)-mediated bone regeneration synergistic immunomodulation, osteogenesis, and bacterial elimination. The optimized AMAD/MP hydrogel exhibits favorable biocompatibility, osteogenic activity, and immunomodulatory functions in vitro. The proper immune microenvironment provided by AMAD/MP could further modulate the balance of M1/M2 phenotypes of macrophages, thereby suppressing reactive oxygen species-induced inflammatory status. Significantly, this multifunctional hydrogel platform with mild thermal stimulation efficiently attenuates local immune reactions and further promotes new bone formation without the addition of exogenous cells, cytokines, or growth factors. This work highlights the potential application of an advanced multifunctional hydrogel providing photoactivated on-demand thermal cues for bone tissue engineering and regenerative medicine.
中文翻译：
基于可注射和光固化水凝胶的温和光热刺激协调免疫调节和成骨以实现高性能骨再生
结合微创植入和温和热刺激能力的光激活骨支架在不规则损伤的骨组织的修复和再生方面显示出巨大的前景。开发可同时用作可控热刺激器和可生物降解工程支架的多功能光热生物材料，用于集成免疫调节、感染治疗和受损骨修复仍然是一个巨大的挑战。本文中，基于海藻酸盐甲基丙烯酸酯、海藻酸盐接枝多巴胺和聚多巴胺（PDA）功能化Ti3C2 MXene（MXene@PDA）纳米片的可注射和光固化水凝胶治疗平台（AMAD/MP）是针对近红外（NIR）合理设计的-介导的骨再生协同免疫调节、成骨和细菌消除。优化的 AMAD/MP 水凝胶在体外表现出良好的生物相容性、成骨活性和免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。和体外免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。和体外免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。
更新日期：2023-05-16
中文翻译：
基于可注射和光固化水凝胶的温和光热刺激协调免疫调节和成骨以实现高性能骨再生
结合微创植入和温和热刺激能力的光激活骨支架在不规则损伤的骨组织的修复和再生方面显示出巨大的前景。开发可同时用作可控热刺激器和可生物降解工程支架的多功能光热生物材料，用于集成免疫调节、感染治疗和受损骨修复仍然是一个巨大的挑战。本文中，基于海藻酸盐甲基丙烯酸酯、海藻酸盐接枝多巴胺和聚多巴胺（PDA）功能化Ti3C2 MXene（MXene@PDA）纳米片的可注射和光固化水凝胶治疗平台（AMAD/MP）是针对近红外（NIR）合理设计的-介导的骨再生协同免疫调节、成骨和细菌消除。优化的 AMAD/MP 水凝胶在体外表现出良好的生物相容性、成骨活性和免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。和体外免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。和体外免疫调节功能。AMAD/MP提供的适当的免疫微环境可以进一步调节巨噬细胞M1/M2表型的平衡，从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。从而抑制活性氧诱导的炎症状态。值得注意的是，这种具有温和热刺激的多功能水凝胶平台可以有效减弱局部免疫反应，并进一步促进新骨形成，而无需添加外源细胞、细胞因子或生长因子。这项工作强调了先进多功能水凝胶的潜在应用，为骨组织工程和再生医学提供光敏按需热线索。
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