近日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）醫工所轉化醫學研究與發展中心賴毓霄研究員研究團隊，圍繞骨肉瘤治療的臨床挑戰，首次探討了金屬鎂抗腫瘤、光熱、促成骨的多重功能，採用低溫沉積3D列印技術研發了一種含鎂可降解高分子多功能多孔仿生支架，賦予其近紅外光熱效應抑制腫瘤復發，並序貫釋放鎂離子有效促進骨缺損修復，具有廣闊的臨床應用前景。此項研究成果以Multifunctional magnesium incorporated scaffolds by 3D-Printing for comprehensive postsurgical management of osteosarcoma為題發表在生物資料領域權威刊物Biomaterials上。論文第一作者為深圳先進院龍晶和張衛副研究員，通訊作者為深圳先進院賴毓霄研究員。該工作的完成還要特別感謝秦嶺教授和深圳先進院資料介面中心喻學峰研究員團隊的大力支持。
骨肉瘤（OS）是最常見的惡性原發性骨腫瘤，容易發生肺部轉移，惡性程度高，預後差。現有治療骨腫瘤手段如外科保肢手術治療、新輔助化療（術前化療+外科治療+術後化療）等，無法平衡治療與修復之間的衝突，如手術切除後的大面積骨缺損若無法修復，導致的致殘致畸率非常高，嚴重影響病患的術後生活質量。囙此，如何早期干預骨腫瘤並有效防止術後復發，减少放/化療帶來的嚴重毒副作用及骨腫瘤組織切除術後殘留腫瘤細胞的消融和術後大面積骨缺損的修復及再生，是提高骨腫瘤術後生存率的有效辦法，也是當代惡性骨腫瘤臨床治療中富有挑戰性的重要問題，需要尋找新型的治療策略是解决骨腫瘤臨床問題的關鍵，深圳先進院賴毓霄團隊創新性的構建了一種骨腫瘤治療-骨缺損修復一體化活性生物資料，在金屬鎂顆粒與PLGA聚合物的複合材料體系基礎上，構建具有“抑制腫瘤+促進成骨+力學適配”一體化活性支架。研究人員以3D列印科技為橋樑，實現宏觀/微觀多重結構仿生、力學適配及組成可控的複合多孔支架的精准製造，通過材料學、影像學、組織學、分子生物學等手段，深入探討了鎂複合多功能支架的組成結構與其降解效能、光熱效能、體內降解的產物與抑制腫瘤及促進成骨之間的生物學機制。
鎂複合多功能支架具有良好的生物相容性和降解可控性，通過一系列的光熱實驗證明了在近紅外雷射照射下，金屬鎂顆粒具有良好的近紅外光熱效果，鎂複合多功能支架能在近紅外光響應條件下快速實現殘餘腫瘤的消融，有效抑制了腫瘤復發，而且釋放的鎂離子能够促進後期的骨再生，進而賦予支架抑制腫瘤復發和缺損骨修復的雙功能。通過研究發現鎂複合多功能支架可啟動成骨細胞的AKT和β-catenin通路，上調成骨細胞相關轉錄因數Runx2、Osterix的表達和晚期OPN、OPG、OCN蛋白的表達，為研發多功能活性生物資料用於骨肉瘤術後防復發治療及骨修復再生提供新思路與新方法，具有廣闊的臨床應用前景。
該研究得到了國家自然科學基金委（8202204522007098），中國科學院創新交叉團隊項目（JCTD-2020-19），深圳市戰略性新興產業發展專項資金“創新鏈+產業鏈”融合專項扶持計畫（201806081503414910）和深圳科創委基礎研究專案（JCYJ20190807154807663）的支持。
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低溫3D列印鎂複合多功能支架用於骨肉瘤術後治療及骨缺損修復的研究路線圖
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