论文标题：Engineered biomaterials in stem cell-based regenerative medicine

期刊：Life Medicine

作者：Fei Zhu, Guangjun Nie, Changsheng Liu

DOI：10.1093/lifemedi/lnad027

微信链接：点击此处阅读微信文章

基于干细胞的再生医学利用干细胞的自我更新和分化特性，越来越多地用于退行性疾病、衰老相关疾病和一些难治性疾病的治疗，并取得了令人兴奋的进展。然而，移植前/移植后的细胞存活和在移植位点的滞留能力差、不受控制的分化和定植到受体组织的细胞数量不足等问题是干细胞再生疗法面临的主要挑战。工程化的、功能性生物材料具有可调节的生物化学和生物物理特性，可显著影响干细胞的各种行为，如细胞植入、细胞存活、细胞迁移和分化结果，从而增强干细胞的植入和引导组织再生。因此，干细胞生物学与生物工程材料的结合是改善干细胞再生治疗效果的一种很有前途的策略。

近日，国家纳米科学中心聂广军研究员团队联合华东理工大学刘昌胜院士团队合作在Life Medicine发表了综述文章（Review Article）：Engineered biomaterials in stem cell-based regenerative medicine。该文章首先阐述了功能性生物材料在干细胞扩增、干细胞定向分化、干细胞移植、组织再生过程的应用，系统总结了功能性生物材料在干细胞来源的类器官培养和基于类器官的再生治疗过程中的应用，并针对性地提出了功能性生物材料辅助的干细胞再生治疗的挑战和未来发展方向。

再生医学整合了干细胞、发育生物学、合成生物学、材料科学和组织工程等研究领域，取得了令人深刻的进展。

图1：工程生物材料、干细胞或干细胞衍生类器官的主要进展时间表

功能性生物材料的生物物理特性（包括硬度、粘弹性、微孔结构和拓扑结构等）和生物化学特性（例如生物活性分子的载带和控释等）能显著影响细胞的多种行为，这些特性使得功能性生物材料能够改善基于干细胞的再生医学面临的诸多挑战。

图2：功能性生物材料与基于干细胞的再生治疗

总之，功能性生物材料辅助的干细胞再生疗法是一个新兴的跨学科研究领域。未来的功能性生物材料不仅可以作为细胞或生物活性因子的结构支持或递送载体，还可以作为血管生成、神经发生和炎症反应的多功能调节因子，以最大限度地提高基于干细胞的再生治疗的效果。

图3：功能性生物材料与基于干细胞的再生治疗

原文链接：https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnad027

作者简介：

朱飞，国家纳米科学中心。

国家纳米科学中心博士后。博士毕业于中国科学院大学，博士期间主要研究细胞重编程的生物学机制，建立了高效快速的体细胞重编程体系。目前主要运用生物学、化学和材料学等多学科交叉的手段，研究干细胞命运决定的生物学机制；多种类型类器官、肿瘤类器官的设计、构筑及应用。

聂广军，国家纳米科学中心。

中国科学院特聘研究员，国科大特聘教授；科技部纳米研究国家重大科学研究计划（973）项目首席科学家（2012-2016），国家重点研发计划首席科学家（2018-2022）；国务院享受政府特殊津贴专家；基金委基础科学中心、中国科学院创新交叉团队、中国科学院卢嘉锡国际团队成员；2016年获中国药学会以岭药业青年科学家奖，美国Houston Methodist Research Institute（休斯敦）兼职教授，英国医学科学院Advanced Newton Scholar；中国生物物理学会常务理事，中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会委员，中国药学会纳米药物专业委员会委员；美国医学与生物工程院会士；Nano Letters 副主编。

聂广军研究员主要研究方向包括：肿瘤微环境调控的智能纳米药物，膜泡系统的纳米生物效应和药物递送和发展基于纳米技术和生物技术的代谢疾病和退行性疾病的新型治疗策略等。在Nature Biotechnology, Nature Biomedical Engineering, Nature Communications, Blood, Circulation, JACS等杂志发表多篇重要研究论文。

刘昌胜，中国科学院院士。

现任上海大学校长，教授。教育部医用生物材料工程研究中心主任。国家“纳米科技”专项总体专家组成员，国务院学位评议委员会第六、八届材料科学与工程学科评议组委员，教育部科技委材料学部委员，教育部高等学校教学指导委员会材料类专业教学指导委员会副主任，中国生物材料学会理事长、上海市科创启明星协会理事长等。先后获得国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖（均排第一），何梁何利基金科学与技术创新奖，Bioactive Materials终身成就奖，上海市青年科技杰出贡献奖，以及全国杰出专业技术人才、国际生物材料学会联合会会士、美国医学与生物工程院会士等奖励或荣誉称号。

刘昌胜院士主要从事生物材料的研究，包括组织修复与再生材料、纳米生物材料、可注射生物材料、药物/生物活性因子控释等。他在国际上首次提出了“材料生物学”新概念，发展了多种活性骨修复材料以及生长因子制备和材料活化新技术，在国内率先研制出自固化磷酸钙人工骨、以及载生长因子高活性骨修复体，获国家食品药品监督管理局此类产品首张注册证，研制的材料已在全国700多家医院的骨科、脊柱外科、口腔科、脑外科等领域获得广泛应用，最长达13年的临床随访证明其满意的治疗效果，改变了长期以来“挖肉补疮”的骨缺损治疗模式。申请发明专利70余项，其中授权发明专利50项（美国授权专利4项），出版中、英文专著（教材）5部，发表SCI论文290余篇，包括Chemical Reviews、Science Advances、Advanced Materials、Biomaterials等国际知名杂志上发表多篇重要文章。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

中国学术前沿期刊网

http://journal.hep.com.cn