創傷、感染、腫瘤等造成的大面積骨缺損嚴重危害人類健康和生活質量。在臨床治療中，基于原位成骨的理念，發展高成骨活性骨修復支架基質材料是臨床治療大面積骨缺損的有效方案。從能量供應和物質合成轉化角度，研發能夠驅動骨再生合成代謝進而加速成骨作用的創新生物材料，是骨組織工程與再生的新興方向之一。
9月5日，深圳理工大學張鵬教授團隊聯合清華大學陳國強教授團隊，以及北京大學口腔醫院張旭助理教授團隊在Cell Press出版社旗下期刊Trends in Biotechnology上在線發表題為“Metabolically activated energetic materials mediate cellular anabolism for bone regeneration”的研究成果。
文章上線截圖
該研究通過多組學測序，同位素示蹤以及多種動物模型解析了生物共聚酯P(3HB-co-4HB)促進骨再生的作用機理，發現P(3HB-co-4HB)植入體內后通過降解產生三羥基丁酸（3HB）作為內源性生物能量原料來源，增強細胞合成代謝，提高ATP的產生，促進人骨髓間充質干細胞(hBMSCs)向成骨細胞分化和EA.hy926細胞類毛細血管網絡形成。
此外，3HB通過TCA循環代謝成檸檬酸鹽，從而促進hBMSCs成骨分化過程中含檸檬酸鹽的磷灰石合成，并最終以檸檬酸鹽的形式參與了新生骨天然成分的形成。基于以上的研究成果，團隊提出了“代謝激活能量材料（MAM）”的學術理論。該理論有助于基于再生代謝微環境的適配MAM材料設計和研發轉化，可為再生醫學的發展提供新的思路。
研究示意圖
張鵬教授為該論文的第一通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院助理研究員李健博士，以及陳國強教授、張旭助理教授為該論文的共同通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院為該論文的第一完成單位。香港中文大學秦嶺教授對論文修改給出了建設性意見。
基于該研究的產業轉化，張鵬課題組也積極和產業對接，該項目先后獲得深圳市創新南山2021“創業之星”創新大賽三等獎、第二屆“率先杯”未來技術創新大賽優勝獎等獎項，體現了新型代謝激活能量材料的良好轉化價值和臨床應用前景。本研究工作得到國家自然科學基金委重大研究計劃培育項目、廣東省重點項目、深圳市科技局國際合作等項目的支持。
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