張凡團(tuán)隊(duì)報(bào)道近紅外二區(qū)比率熒光生物支架用于原位監(jiān)測(cè)骨修復(fù)過(guò)程
骨修復(fù)是最復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程之一，其中包括細(xì)胞增殖、分化和組織形態(tài)變化等過(guò)程，大致可分為三個(gè)相互重疊的階段：炎癥反應(yīng)、血管生成和骨重塑。整個(gè)骨修復(fù)周期通常需要幾個(gè)月甚至幾年，同時(shí)伴隨著植入物的降解，最終實(shí)現(xiàn)新生骨的正常形態(tài)和生物功能性。在臨床上，醫(yī)生需要對(duì)骨修復(fù)患者的每個(gè)階段進(jìn)行及時(shí)診斷和醫(yī)療干預(yù)，才能獲得理想的治療效果。然而，超聲、CT、MRI和PET成像等傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)檢測(cè)方法難以實(shí)時(shí)報(bào)告骨修復(fù)的整個(gè)進(jìn)程，并且存在放射性等限制。因此，能夠原位監(jiān)測(cè)骨修復(fù)過(guò)程中的炎癥反應(yīng)、血管生成和植入物降解對(duì)于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和臨床轉(zhuǎn)化具有重要意義。
近日，復(fù)旦大學(xué)張凡教授團(tuán)隊(duì)和上海市第六人民醫(yī)院骨科合作提出了一種基于3D打印生物活性玻璃支架的集成活體熒光成像策略：選用具有優(yōu)異生物相容性的生物活性玻璃（BG）作為支架的基質(zhì)材料，以具有近紅外二區(qū)發(fā)光性質(zhì)的稀土納米顆粒（ErNPs）作為發(fā)光核，通過(guò)3D打印技術(shù)制備得到ErBG支架，并在支架表面修飾HClO響應(yīng)的熒光染料（IR808）作為響應(yīng)基團(tuán)，最終構(gòu)建得到了近紅外二區(qū)比率熒光生物支架（ErBG@IR808）。將支架植入到小鼠顱骨缺損模型，可以實(shí)現(xiàn)原位監(jiān)測(cè)骨修復(fù)過(guò)程中的早期炎癥反應(yīng)、血管生成和植入物降解情況。未來(lái)，這種集成的近紅外二區(qū)熒光成像策略還可以進(jìn)一步拓展到原位監(jiān)測(cè)血管、神經(jīng)等組織工程的進(jìn)程，以及可植入醫(yī)療器械與宿主的免疫反應(yīng)等過(guò)程。該研究成果以“NIR-II Ratiometric Lanthanide-Dye Hybrid Nanoprobes Doped Bioscaffolds for In Situ Bone Repair Monitoring”為題在線發(fā)表于《納米·快報(bào)》 (Nano Letters, 2022, 22, 783–791)。復(fù)旦大學(xué)裴鵬博士，陳瑩博士研究生和溫州醫(yī)科大學(xué)胡宏悻博士研究生為文章的共同第一作者。
該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、聚合物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市分子催化和功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等機(jī)構(gòu)與項(xiàng)目的大力支持。
圖1.構(gòu)建近紅外二區(qū)比率熒光生物支架用于原位監(jiān)測(cè)骨修復(fù)過(guò)程示意圖。
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.1c04356
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