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ScienceDaily生物活性的水凝胶
美医院骨科的研究小组正在研发一种，实用，廉价，微创的手术方法，用于对创伤软骨的修复和骨关节炎预防。
此项研究的主要研究者，YinYu说“我们正在开发一种可注射的生物活性水凝胶，用于修复软骨损伤，并促进软骨的再生。这项技术的成功可以延缓或消除骨关节炎的发展，省去了人工全膝关节置换。”YinYu目前是爱荷华大学骨科副教授JamesMartin的博士研究生。作为第一作者，YinYu的这项研究，被作为封面文章发表于ArthritisandRheumatology杂志上，关节炎和风湿病研究领域最权威的杂志。
马丁的研究小组此前曾确定了创伤的软骨中，存在一种可以成熟为新的软骨组织的中的一种软骨前体细胞。这项令人惊奇的发现打破了学术界长期持有的假设的一个，即软骨是身体的几个组织中不能自我修复中的一个。
该小组还确定了吸引这些前体细胞，被称为软骨祖细胞（CPC）分子信号的因素，这些信号能使CPC迁移出周围的健康组织到受损区域，并在适当地生长因子刺激下，使他们进一步分化成新的，正常软骨。信号之一，称为基质细胞衍生因子1（SDF1），就像一个使这些前体细胞归巢的分子生物信号。
在软骨损伤的实验模型，YinYu加载SDF1到定制的水凝胶中，并注射到软骨实验模型的创伤区域。前体细胞朝向SDF1信号所在的方向迁移的，并逐渐填充在损伤部位。随后加入的生长因子会使这些细胞成熟，并成长为正常软骨，修复软骨创伤。
“这个体外实验过程给了我们一个极好的结果，”Yu说。“新生成的软骨和周围的正常软骨组织完全无缝衔接在一起，它有正常浓度的蛋白多糖（软骨的主要成分），良好的结构性能，看起来像正常的软骨。”
虽然新生的软骨组织在机械强度方面比正常的软骨还有一定差距，但YinYu和Martin认为，病人在康复阶段的物理治疗和锻炼可以进一步提高软骨机械性能，从而达到和正常软骨无异。
“目前确实没有治愈骨性关节炎的方法，除了全关节置换，这并不是特别适合年轻病人，因为人工关节磨损严重，需要更换多次，”马丁说。“我们的目的是利用人体自身的能力进行维修，而我们已经证明是软骨确实有再生潜能。你只需要恰到好处地操纵这个过程。”
为了能把这种方法转变为可以在临床对病人使用的疗法，该研究团队现在需要将SDF1和生长因子包装到这种水凝胶中，并实现逐步释放，从而诱导细胞迁移和分化。因此，Martin和Yu联手了爱荷华大学药学院教授AliasgerSalem博士，该小组将利用Salem对微细加工技术专业知识创造新的药物和基因输送载体，测试具有遗传指令的纳米大小的质粒DNA，或利用微球体装载生长因子的技术将这些特性融入水凝胶中。
致力于将研究成果商业化，并作为临床治疗方法，Yu参于了爱荷华大学的创业学院，在那里他和几个同事起草了商业计划，并带领团队创立了startup公司CartilaGen，LLC，进一步从事研发和商业化这种水凝胶的工作。
“我们很清楚需要做转化医学研究，我们一直在寻找开发一种疗法，一种可用于人类的最好方案，”Martin说。
“当我们准备这个商业化我们的产品，我们已经知道所有我们使用的生物材料和药物都已经是FDA（美国食品药物管理局）批准供人类使用的，”Yu补充道。“这将有利于加速我们产品开发的进程。”
Yu和Martin已经在计划大型动物试验，如果结果是好的，他们希望能在五年以内准备开始临床人体试验。
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