作者:郑龙坡等 来源:《科学进展》 发布时间:2024/1/11 11:35:45
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柔性微型植入式共生电刺激系统可促进骨修复

 

同济大学附属第十人民医院教授郑龙坡团队、中国科学院纳米能源所教授李舟、复旦大学附属口腔医院研究员陈峰、副研究员曹文涛和中国科学院大学副教授欧阳涵团队合作,成功研发微型植入式共生电子器件,可利用人体自身康复运动供能,无需电池供电和电路调制,就能够提供稳定可控电刺激的共生体系,从而促进骨修复。该研究于1月5日在线发表于《科学进展》。

研究团队将一种复合压电/摩擦电纳米发电机(HTP-NG)与导电水凝胶组合,构建可体内植入的共生电刺激系统(BD-ES),通过水凝胶优异的可注射性和粘附性,可适用于不同形状的骨缺损。同时植入于关节附近的纳米发电机可通过患者主/被动功能锻炼,采集运动过程中产生的能量,产生双相电脉冲电信号以响应康复运动,用于促进体内骨再生和干细胞成骨分化,在骨修复方面显示出较好的潜力,契合共生生物电子与加速康复外科理念。

图片来源于《科学进展》

研究团队发现,BD-ES系统与成骨密切相关的WNT和MAPK通路高度相关,上调了PIK3CA、WNT11 和ERK1蛋白等多个关键蛋白的表达。PIK3CA、WNT11 和ERK1 蛋白也在细胞对机械敏感刺激反应的生物过程中高度表达,表明这些通路与机械敏感刺激反应可能存在协同作用。通过生物信息学验证,BD-ES系统上调了PIEZO1机械敏感蛋白的表达,表明电刺激可能通过上调BMSCs对机械刺激的响应,而对成骨产生积极影响。 (来源:中国科学报 江庆龄)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.adi6799

 
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