骨修復是最復雜的生物學過程之一，其中包括細胞增殖、分化和組織形態(tài)變化等過程，大致可分為三個相互重疊的階段：炎癥反應、血管生成和骨重塑。整個骨修復周期通常需要幾個月甚至幾年，同時伴隨著植入物的降解，最終實現新生骨的正常形態(tài)和生物功能性。在臨床上，醫(yī)生需要對骨修復患者的每個階段進行及時診斷和醫(yī)療干預，才能獲得理想的治療效果。然而，超聲、CT、MRI和PET成像等傳統(tǒng)醫(yī)學檢測方法難以實時報告骨修復的整個進程，并且存在放射性等限制。因此，能夠原位監(jiān)測骨修復過程中的炎癥反應、血管生成和植入物降解對于基礎醫(yī)學研究和臨床轉化具有重要意義。
團隊提出了一種基于3D打印生物活性玻璃支架的集成活體熒光成像策略：選用具有優(yōu)異生物相容性的生物活性玻璃（BG）作為支架的基質材料，以具有近紅外二區(qū)發(fā)光性質的稀土納米顆粒（ErNPs）作為發(fā)光核，通過3D打印技術制備得到ErBG支架，并在支架表面修飾HClO響應的熒光染料（IR808）作為響應基團，最終構建得到了近紅外二區(qū)比率熒光生物支架（ErBG@IR808）。將支架植入到小鼠顱骨缺損模型，可以實現原位監(jiān)測骨修復過程中的早期炎癥反應、血管生成和植入物降解情況。未來，這種集成的近紅外二區(qū)熒光成像策略還可以進一步拓展到原位監(jiān)測血管、神經等組織工程的進程，以及可植入醫(yī)療器械與宿主的免疫反應等過程。
圖1.構建近紅外二區(qū)比率熒光生物支架用于原位監(jiān)測骨修復過程示意圖。
參考文獻：
Peng Pei#, Hongxing Hu#, Ying Chen#, Shangfeng Wang, Jing Chen, Jiang Ming, Yiwei Yang, Caixia Sun, Shichang Zhao*and Fan Zhang*.NIR-II Ratiometric Lanthanide-Dye Hybrid Nanoprobes Doped Bioscaffolds for In Situ Bone Repair Monitoring. Nano Lett., 2022, 2, 783–791.
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