3Dプリントされた二酸化マンガンの足場は、骨再生微小環境を再形成することで難治性骨欠損における骨形成と血管新生の結合を促進する。

3Dプリントされた二酸化マンガンの足場は、骨再生微小環境を再形成することで難治性骨欠損における骨形成と血管新生の結合を促進する。
出典: EFL Bio3Dプリンティングとバイオ製造

背景: ステロイド関連骨壊死 (SAON) は、感染症やリウマチ性疾患に対する長期および/または高用量のコルチコステロイド療法の後に典型的に発症する、治療困難な整形外科疾患です。近年、SAON の発生率は年々増加しており、非外傷性骨壊死の主な原因となっています。 SAON の初期段階では、コア減圧 (CD) 手術により壊死骨組織を除去し、髄内圧を下げることで骨壊死の進行を遅らせることができます。 CD 手術によって生じた骨欠損は、手術部位の機械的強度を高め、骨の崩壊を防ぐために充填する必要がある難治性の骨欠損であると考えられています。難治性骨欠損の治療は、特に骨形成および血管新生の欠損を特徴とするステロイド関連骨壊死 (SAON) において、大きな臨床課題です。

これを踏まえ、中国科学院深圳先進技術研究所のLai Yuxiao氏と彼のチームは、内因性活性酸素種(ROS)を除去し、その場で免疫微小環境を調節することで骨再生を促進する、ポリL乳酸(PLLA)と二酸化マンガン(MnO2)ナノ粒子で構成された微小環境応答性足場を設計しました。


要点:
(1)通常酸性になり活性酸素が多くなる骨欠損部では、MnO2と内因性過酸化水素(H2O2)の準触媒反応により、必要に応じて酸素とMn2+が放出され、炎症反応が大幅に改善され、マクロファージのM2分極を促進することで血管新生と骨形成につながる骨免疫微小環境が再プログラムされます。
(2)さらに、トランスクリプトーム配列解析によって基礎メカニズムが調査され、PLLA/MnO2スキャフォールド(PMns)がヒト骨髄間葉系幹細胞(hBMSCs)におけるTGF-β/Smadシグナル伝達経路をアップレギュレーションすることによって骨形成分化を促進することが明らかになった。
(3)一般に、PMnsは優れた免疫調節特性と優れた骨形成・血管新生特性を示し、臨床的に難治性の骨欠損の治療における有望な骨移植代替候補である。

ソース:
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.10.019

足場、生物、細胞、骨

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