2020年 8月 19日，来自四川大学华西医院口腔学的 Qianbing Wan教授和 Junyu Chen教授在《ACS Applied Materials & Interfaces》上联合发表了ZIF-8 Modified Multifunctional Bone-Adhesive Hydrogels Promoting Angiogenesis and Osteogenesis for Bone Regeneration的文章。研究主要设计了一种由ZIF-8纳米颗粒修饰的CA-CS多功能水凝胶。该水凝胶可以稳定骨移植环境，保证血液供应，促进骨分化，加速骨重建，可用于骨再生应用。

在这篇文章中，云克隆 ELISA试剂盒（Ⅰ型胶原（Collagen Type I, COL1）kits，SEA571Ra; 血管表皮生长 因 子 A（Vascular Endothelial Cell Growth Factor A, VEGF-A）kits，SEA143Ra）用 于 检 测 COL1 和VEGF-A的含量。云克隆产品再次受到了科研工作者们的认可，问鼎顶尖学术期刊。

产品：Ⅰ型胶原 ELISA Kit 产品：血管表皮生长因子A ELISA Kit

货号：SEA571Ra 货号：SEA143Ra

实验方法：双抗夹心 实验方法：双抗夹心

检测范围：0.625-40ng/mL 检测范围：15.6-1000pg/mL

研究简介：

肿瘤、创伤和其它的疾病导致的骨再建缺陷一直都是临床上的难题。用人造骨来填充缺陷处是一种有效的治疗方法。但是骨移植需要考虑许多要素，包括移植材料的稳定性、环境稳定性、充足的血液供应以及充足的骨细胞活性。因此找到适合进行外科手术的移植材料是十分必要的。在这些材料中，水凝胶因能提供一个与自然的细胞外基质相似的内在充足的湿润环境而被应用。但是，水凝胶的低附着性、较差的机械强度以及缺少成骨能力都阻碍了其发展。因此，对于水凝胶的改良很有必要。

之前有研究用几丁聚糖、氧化石墨烯和羟基磷灰石纳米颗粒合成了自组装的三维水凝胶，但都存在各种各样的缺陷。ZIF-8能够作为一种有效的修饰材料可以提升水凝胶的机械特性。所以，作者设计了一种儿茶酚功能型的几丁聚糖纳米 ZIF-8 组成的水凝胶系统（Catechol-functionalized chitosan nano-ZIF-8 composite hydrogel system, CA-CS/Z），并从机械性能、生物相容性、抗菌性能、直接成骨和间接血管型成骨来评价其性能。最后，作者使用大鼠骨缺陷模型来探究骨附着系统的功能。

作者先测定了 CA-CS/Z各方面特性。根据 ZIF-8纳米粒子从低到高的质量比，CA-CS/Z被分为了 CA-CS/ZL、CA-CS/ZM、CA-CS/ZH三种不同的亚型。由扫描电镜成像显示这三者在形态上是相似的。SAXS实验表示 ZIF-8纳米颗粒是均匀分布的。而 Zn2+在 CA-CS/ ZM中均匀分布，但在 CA-CS中并未均匀分布。通过 ICP-AES的测定，Zn2+在最初的6 h快速释放，一天后释放速度下降变缓。各组的孔径在 5-40μm，而 ZIF-8含量越高，孔径越小。

然后，作者对成胶和流变性能进行了测定。作者发现当 ZIP-8增加，水凝胶在 37度下的成胶时间就会减少。而且，相较于 CA-CS组，CA-CS/Z的溶胀比下降，这说明其又更好的形态稳定性。流变分析表明加入 ZIF-8后水凝胶的弹性模曲线和粘膜曲线显著下降，这说明 ZIF-8可以提升水凝胶的弹性。

之后，作者对 CA-CS/Z水凝胶的黏附性和机械力做了检测。相较于 CA-CS，CA-CS/Z表现出了高强度的性质，尤其随着 ZIP-8质量分数的增加，CA-CS/ZL、CA-CS/ZM、CA-CS/ZH的强度也相对提高。在水的与 PBS缓冲液混合的骨粉很容易被洗掉，而与 CA-CS水凝胶混合的骨粉部分保留，CA-CS/Z组几乎不动。这表明 CA-CS/Z组黏附性增加。作者又比较了它们的生物相容性，通过流式细胞仪和 CCK8实验分析发现 4天后各组之间没有任何差异。

随后，作者进行体外成骨实验来判断 CA-CS/Z水凝胶是否能起到真正的作用。首先，通过测定 ALP活性，胶原分泌和细胞外基质矿化来判断水凝胶与骨细胞共培养情况。7-14天时，CA-CS/Z组变得更密集，14天后 CA-CS/ZM能最有效的促进 ALP分泌，CA-CS/ZL和 CA-CS/ZH也能促进 ALP分泌。通过天狼星红染色，发现 CA-CS/Z组在 7天和 14天时能促进更多的胶原分泌，尤其是 CA-CS/ZM。此外，细胞外基质矿化在 CA-CS/Z组中显著增高，CA-CS/ZM也表现出了最好的效果，CA-CS/ZL和 CA-CS/ZH依次下降。而成骨活性则通过 RT-PCR和 WB实验的关键基因和蛋白的表达来确定。Alp、Col1、Baglap和 Runx2基因都在 CA-CS/ZM呈现最好的活性。

在探讨了各项性能和成骨能力后，作者又研究了 CA-CS/Z水凝胶在体外促血管生成能力。CA-CS/Z水凝胶通过激活 rBMSCs，增加血管生成相关生长因子表达，增强血管内皮细胞功能。细胞划痕实验表明，CA-CS/ZM和 CA-CS/ZL被迁移细胞封闭，而 CA-CS/ZH、CA-CS和空白对照的迁移细胞计数减少。使用结晶紫染色透性化细胞发现，在 CA-CS/ ZM和 CA-CS/ZL中 HUVECs的迁移被显著影响。为了更深的了解 CA-CS/Z促进血管生成的机理，作者检测了 VEGF-A在各组中的含量，发现 Vegfa在 CA-CS/Z中表达量很高，且在 CA-CS/ZM中表达量最高。此外，eNOS同样遵循上述规律。

最后作者分别对 CA-CS/Z水凝胶进行了抗菌实验和成骨稳定性实验。结果显示，使用大肠杆菌和金色葡萄球菌与水凝胶共同培养后 CA-CS/ZM的抗菌效果最好，能有效地阻挡金色葡萄球菌。作者使用大鼠模型来观察水凝胶地成骨稳定性。在 8周地恢复后，CT扫描图能观测到大鼠新形成的骨头。与其他组相比，CA-CS/ZM和骨粉新形成的骨头最大最厚，骨体积大，骨小梁数量多。

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