吴兴
基于层级结构压电支架的运动驱动型软骨再生策略研究
报告人:吴兴
所在单位:同济大学附属第十人民医院
报告人简介:：吴兴，复旦大学医学博士，同济大学附属第十人民医院骨科主任医师、同济大学、南京医科大学教授、博士生导师、博士后指导教师。专业特长：微创四肢、脊柱骨折内固定手术，髋、膝、肩、肘人工关节置换手术。学术兼职：国际矫形与创伤外科学会（SICOT）中国部创伤分会委员，国际AO 协会成员。国家自然科学基金评审专家，中华医学会骨科分会骨科康复学组委员，中国医师协会运动医学分会髋关节学组委员，中国医药教育协会骨创伤分会常委，中国老年医学学会骨科分会创伤专委会常委，中国中西医结合学会骨科分会关节学组、外固定学组委员，上海市医学会创伤分会委员，上海市医学会手外科分会委员，上海市中西医结合学会创伤分会常委。《国际全科医学杂志》（新加坡）主编，《中华关节外科杂志》编委，《中华创伤杂志》（中英文版审稿专家）、《中国组织工程研究及临床康复》编委及审稿专家。科研特色：软骨组织工程与干细胞研究。主持国家自然科学基金面上项目3项，获得国家发明专利3项目，以第一作者或通讯作者在国内外SCI收录期刊发表论文40余篇。
报告摘要:目的：本研究旨在开发一种新型的自供能压电支架系统，以利用运动过程中产生的机械能转化为电刺激，促进软骨缺损的修复与再生。材料与方法：研究采用电写3D打印技术与卷绕工艺制备类木材环状层级结构的压电支架（PZP）。通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱及压电测试评估其微观结构与性能。以SD大鼠软骨缺损模型为体内研究平台，结合跑步机运动干预，观察不同处理组在4周和8周的软骨修复情况；同时，采用体外培养软骨细胞模型，联合超声刺激模拟运动产生的电信号，检测其对细胞增殖、炎症抑制及基质合成的影响，并通过mRNA测序和蛋白分析探究其作用机制。结果：PZP支架呈现良好的层级多孔结构，具备优异的压电输出能力（峰值达0.66V），且压电性能随施加压力线性增强。体外实验显示，PZP支架在超声刺激下可显著提升软骨细胞增殖能力，增强Col-II与Agc表达，抑制炎症因子（TNF-α、IL-6、iNOS等）及基质降解酶（MMP-13、ADAMTS-5）。体内研究发现，植入PZP支架并配合运动后，大鼠软骨缺损区再生组织的结构和功能恢复均明显优于对照组和无运动组，微CT及组织学评分均显示统计学差异（p<0.001）。转录组和蛋白分析进一步提示，PZP支架通过激活TGF-β/Smad2/3信号通路介导成软骨分化及抗炎应答。结论：本研究创新性地构建了一种基于“打印-卷绕”技术的层级压电支架，可在体内运动驱动下实现自发电刺激，有效改善软骨缺损区域的微环境，促进软骨再生。该支架具备良好的生物相容性、力学性能及可降解性，为临床骨关节退行性疾病的治疗提供了新思路，具有良好的转化应用前景。
