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正畸科韩冰教授团队在Advanced Science发表重要研究成果

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北京大学口腔医院正畸科韩冰教授究团队近日在国际权威期刊《先进科学Advanced Science, 2022, 2203734IF=17.521发表了题为《高性能杂化水凝胶通过表观遗传调控促进骨再生》(Mechanically Robust Hydrogels Facilitating Bone Regeneration through Epigenetic Modulation)的论著。提出了将能量耗散单元和网络可控化相结合制备高强可控水凝胶的一体化方法。揭示了POSS-UPy杂化水凝胶体系的生物相容性和成骨向诱导作用,并阐明材料机械性能在骨再生过程中的表观遗传调控机制,为临床口腔颌面骨缺损修复提供了创新策略。北京大学口腔医院正畸科副研究员余婷婷、硕士研究生张凌云、中国科学院化学研究所博士研究生窦雪宇为论文的共同第一作者,北京大学口腔医院正畸科韩冰教授中国科学院化学研究所王星副研究员为论文通讯作者,该工作得到了国家自然科学基青年人才托举工程项目和中科院青年创新促进会等基金资助。

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双交联水凝胶体系可控构筑和促进PDLSCs介导骨再生示意图

水凝胶具有良好的生物相容性、亲水的三维网络结构及可控降解性在组织工程领域被广泛研究和应用。然而传统水凝胶的机械性能较弱与骨组织工程所需的力学强度具有较大差距,严重阻碍了其在硬组织再生领域中的推广。

本研究开发了一种高强、可控的双交联水凝胶体系用于大面积颅颌面部骨缺损修复。以笼型倍半硅氧烷(POSS)为内核,协同结合高强氢键和二硫键交换,设计了一种新型的核/壳星形高分子材料。基于此方法制备的双交联网络水凝胶能够通过氢键动态可逆地破坏-重组来实现能量耗散,增强机械性能;双硫键可用来构建化学网络交联点,赋予凝胶高强度和可控特性。该协同策略将可控化学交联与非共价物理交联相结合,有效地实现了高性能与可控性的一体化,对指导设计新型高强定制功能化水凝胶材料具有重要的借鉴意义。在生物学机制上,基质硬度被认为是在骨再生过程中改变细胞表观遗传状态的有效调节因子。在本研究中,作者揭示了具有适宜力学强度的高性能杂化水凝胶能够使牙周膜干细胞(PDLSCs)高表达TET2,并通过TET2/HDAC1/E-cadherin/ß-catenin信号级联通路,促进PDLSCs成骨向分化以修复颅骨大面积缺损,为进一步指导优化构建高性能骨组织工程材料提供理论依据。

韩冰教授团队与王星副研究员团队有长期稳定的合作,20225月正式发表在《生物活性材料》Bioactive Materials2022:130-139的研究论文《易制备阿司匹林缓释复合凝胶引导骨再生》,也构建了一种具有高强度阿司匹林药物负载及缓释作用特性的双网络水凝胶,通过调控骨缺损区域免疫微环境实现大面积口腔颅颌面骨缺损再生,作为本研究的姊妹篇,共同为临床口腔颌面骨缺损修复提供创新且有效的策略。

余婷婷,北京大学口腔医院正畸科副研究员、中国科协青年托举人才,任北京口腔生物医学专委会委员。致力于间充质干细胞年轻态重塑的基础与转化研究。近5年以第一作者及通讯作者于Adv. Sci., Nat. Commun., Mater. Today, Bioact. Mater. 等国际知名期刊发表17篇SCI论文(1篇IF>254篇IF>1010篇IF>5);获IADR Joseph Lister新青年研究者奖、AADR Travel Award、双男各种play润滑剂科研管理分会 “明日之星” 青年学者奖;主持中国科协青年人才托举工程项目、国家自然科学青年基金、北大医学青年科技创新培育基金等研究课题已授权国家发明专利与实用新型专利8项,转化1项。

韩冰,北京大学口腔医院教授、主任医师、博士生导师、正畸科副主任。国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、北京大学杰出青年医师,兼任Tweed中国中心执行主任,中国老年保健协会互联网口腔专委会副主任委员、双男各种play润滑剂口腔正畸专业委员会委员及中华口腔正畸学杂志编委等致力于颅颌面生长发育、错颌畸形健康矫治与数字化诊疗等研究承担国家自然科学基金、国家重大科学研究计划课题、北京市重点临床专项课题10国家级和省部级科研项目,获北京市科技进步二等奖、中华口腔医学科技二等奖和中华医学科技奖等科技奖励,5Advanced Materials、Materials Today、Advanced Functional Materials、Clinical Oral Investigation等国际生物材料和口腔临床权威期刊发表通讯作者论文40,副主编或参编中英文专著教材12部。已授权国内外各类专利22项,6项实现产品转化,作为主要完成人获取得口腔正畸医疗产品注册证4项,也是传动直丝弓矫治技术和生理性支抗矫治技术团队的主要完成人和推广人。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202203734