骨愈合是一系列的动态过程，包括炎症反应、干细胞募集和分化、血管化以及骨化，骨膜从始至终都发挥着重要作用。然而，临床骨缺损常伴有骨膜的缺失。传统的自体骨膜移植受到免疫排斥、供体不足等限制。膜内成骨是颅面骨发育的主要机制。目前用于口腔手术的人工骨膜缺乏免疫调节、血管化和成骨的基本功能。因此，开发具有模拟天然骨膜的多功能特性的组织工程骨膜对颅面骨再生具有重要意义。
近日，广东省人民医院周苗教授团队在《Bioactive Materials》（IF: 18）期刊上发表了最新研究成果“ An engineered M2 macrophage-derived exosomes-loaded electrospun biomimetic periosteum promotes cell recruitment, immunoregulation, and angiogenesis in bone regeneration”。受到骨愈合的时序性和骨膜多能性的启发，研究团队提取了修复性M2巨噬细胞外泌体（Exo），通过3WJ结构，将氨基和胆固醇修饰的骨髓间充质干细胞适配体（Apt）与Exo连接，形成工程化外泌体（Ap-NP-Exo），随后通过共价连接将Ap-NP-Exo复合到具有骨膜细胞外基质（ECM）“壳”和聚己内酯（PCL）“核”的同轴打印电纺膜上形成仿生骨膜（PEC-Apt-NP-Exo）。
通过一系列实验证实，这种仿生骨膜可以缓释工程化外泌体，促进BMSCs的迁移，通过Rap1/PI3K/AKT信号通路促进骨髓间充质干细胞（BMSC）成骨分化，并提高VEGF的分泌，促进内皮细胞成血管。仿生骨膜植入体内后能够调整骨缺损早期M2巨噬细胞极化，招募内源性BMSCs并诱导成骨分化，最终加速骨再生和血管化（图1）。
图1：仿生骨膜的设计。(1)同轴静电纺丝技术制备具有PCL“核”-ECM“壳”的电纺膜；(2)Exos被BMSC特异性适配体修饰形成工程化外泌体；(3)工程化外泌体共价结合在电纺膜上。体内外实验结果显示，PEC-Apt-NP-Exo通过Rap1/PI3K/AKT信号通路促进BMSC招募、免疫调节、成骨和血管生成，加速骨缺损修复。
研究团队将猪股骨骨膜脱细胞后制备成同轴电纺膜，在EDC/NHS的催化下，带有氨基修饰的工程化外泌体与ECM中的羧基反应连接，形成PEC-Apt-NP-Exo。PEC-Apt-NP-Exo能够在8日内缓释Ap-NP-Exo，促进BMSC的生长和成骨分化（图2）。
图2：仿生骨膜的制备与表征。
Transwell实验显示PEC-Apt-NP-Exo能显著促进BMSC的迁移，植入体内1周后的免疫荧光染色观察到体内BMSC（SSEA4+, CD45-）向骨缺损募集（图3）。
图3：仿生骨膜在骨缺损早期招募BMSC。
研究团队用Exo培养BMSC后的上清液培养bEND.3细胞，发现Exo能够促进BMSC分泌VEGF，从而促进bEND.3成管。植入体内后的CD31免疫组化染色同样在PEC-Apt-NP-Exo中观察到了最多的血管生成（图4）。
图4：仿生骨膜通过增加BMSCs中VEGF的分泌促进血管生成。
植入体内8周后的Micro-CT和HE染色显示，新生骨量与Exo的负载和Apt呈正相关，PEC-Apt-NP-Exo组观察到了最多的新骨生成（图5）。
图5：仿生骨膜促进小鼠颅骨临界骨缺损修复
通过论文链接阅读完整研究内容：https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452199X25001379
人物简介：
周苗，主任医师，博士，博士生导师，博士后合作导师、广东省人民医院口腔中心行政主任，国际牙医师学院院士，中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会副主任委员、第11届全国组织工程与再生医学大会执行主席、中华口腔医学会口腔颌面头颈肿瘤专业委员会委员。德国Philips—Marburg大学访问学者，曾工作于中山大学、浙江大学口腔颌面国家重点专科。周苗教授长期从事口腔颌面外科和种植牙的临床与基础研究，目前已在AFM、Biomaterials、Bioactive Materials、Composites Part B:Engineering等杂志发表学术论文80余篇。2021年人才引进到广东省人民医院工作，迄今主持国家自然科学基金、国家重点专项、国际牙种植协会(ITI)和广东省、广州市科技产业化重点项目等10余项，总经费达1300多万。
团队目前提供博士后岗位，待遇如下：1、年薪30万起（税前，含五险一金）。另发住房补贴4000元/月。2、博士后启动经费5万元，中期考核合格者追加3-5万元科研经费。3、根据个人需要，可协助办理个人落户。4、鼓励并支持博士后申请各类博士后基金项目和人才计划，参加国际学术交流(境外交流项目)，助力青年人才成长和发展。5、鼓励并支持博士后独立申报国家、省部级基金以及广东省的各类博士后人才项目。6、申请国自然项目，通过审查立项，医院给予科研配套经费5-10万（根据医院政策实时调整），另按资助金额进行1:1进行配套，导师可另外提供丰厚科研经费。
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