ナノヒドロキシアパタイト/コラーゲン足場からのナリンリンン放出は、骨形成と骨組織の再建を促進します

骨折と欠陥は主要な健康問題であり、これまでに世界的に4億5500万人以上の個人に影響を与えていると伝えられています。骨組織工学は、ナノヒドロキシアパタイト（NHA）またはコラーゲン（COL）の使用に基づいて、骨欠損修復と骨再建に大きな成功を収めています。NHAとCOLの両方は、骨組織の再生をサポートする骨形成誘導能力を示します。ただし、前者は柔軟性が低く、後者には機械的強度がありません。NHAとCOL（NHA/COL）を組み合わせることで作成された生物学的足場は、個々の材料によって課される欠点を克服することができ、したがって、組織工学に広く適用されています。複合足場は、さまざまな成長因子の負荷を可能にすることにより、組織の再建をさらに促進することができます。Naringin（Ng）は自然なフラボノイドです。その分子量は580.53 Daで、多くの成長因子よりも低く、in vivoで導入されると免疫応答が最小限に抑えられます。さらに、Naringinは安全で、毒性がなく、生産するのに安価であり、優れたバイオプロパティを持っています。この研究では、NGをNHA/COL足場（NG/NHA/COL）に導入し、骨組織の再生を促進する際にNG/NHA/COL足場の可能性を利用しました。NG/NHA/COL足場は、まず異なる組成比でNHAとコラーゲンを組み合わせ、NGカプセル化を組み合わせて製造しました。Ngリリーステストでは、NHA/COL質量比7：3の足場が最適な特性を示したことが示されました。in vitro細胞の研究では、NG/NHA/COL足場の望ましい生体適合性と、アルカリホスファターゼ（ALP）活性の増加によって証明されているように、骨節性腫瘍系のカルシウムの形成、および高等な発現の形成によって証明されているように、骨髄間葉系幹細胞（BMSC）の骨形成分化の効果的な促進が示されました。（OCN）、BMP-2、およびオステオポンチン（OPN）、対照およびNHA/COLグループと比較して。頭蓋骨の欠陥を持つラットに投与すると、NG/NHA/COL足場は骨組織の再構築と頭蓋骨の欠陥の早期修復を著しく促進し、骨組織工学におけるNG/NHA/COL足場の大きな可能性を示しています。

Bone fractures and defects are a major health issue and have reportedly affected over 455 million individuals globally to date. Bone tissue engineering has gained great success in bone defect repair and bone reconstruction based on the use of nano-hydroxyapatite (nHA) or collagen (COL). Both nHA and COL exhibit osteogenic induction capacity to support bone tissue regeneration; however, the former suffers from poor flexibility and the latter lacks mechanical strength. Biological scaffolds created by combining nHA and COL (nHA/COL) can overcome the drawbacks imposed by individual materials and, therefore, have become widely applied in tissue engineering. The composite scaffolds can further promote tissue reconstruction by allowing the loading of various growth factors. Naringin (NG) is a natural flavonoid. Its molecular weight is 580.53 Da, lower than that of many growth factors, and it causes minimal immune responses when being introduced in vivo. In addition, naringin is safe, non-toxic, inexpensive to produce, and has superior bio-properties. In this study, we introduced NG into a nHA/COL scaffold (NG/nHA/COL) and exploited the potentials of the NG/nHA/COL scaffold in enhancing bone tissue regeneration. NG/nHA/COL scaffolds were fabricated by firstly combining nHA and collagen at different compositional ratios, followed by NG encapsulation. NG release tests showed that the scaffold with a nHA/COL mass ratio of 7:3 exhibited the optimal property. The in vitro cell study showed the desirable biocompatibility of the NG/nHA/COL scaffold, and its effective promotion for the osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs), as proved by an increased alkaline phosphatase (ALP) activity, the formation of more calcium nodules, and a higher expression of osteogenic-related genes involving Osteocalcin (OCN), BMP-2, and Osteopontin (OPN), compared with the control and nHA/COL groups. When administered into rats with skull defects, the NG/nHA/COL scaffold significantly promoted the reconstruction of bone tissues and the early repair of skull defects, indicating the great potential of NG/nHA/COL scaffolds in bone tissue engineering.