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假體周圍骨缺損是翻修全髖關節置換術（RTHA）中最嚴重的問題，容易導致假體與宿主骨之間的骨整合不足，最終導致假體松動。假體-宿主骨界面的骨髓間充質干細胞（BMSCs）和適度的炎癥反應在骨整合中起著重要作用。RTHA假體大多采用鈦合金（Ti6Al4V）制造，鈦合金本身并不具備促進假體-宿主骨界面骨整合的生物功能。因此，有必要開發功能性假體，以加強假體-骨界面的骨結合，并降低假體松動率。

近日，山東第一醫科大學附屬省立醫院（山東省立醫院）關節外科李偉教授團隊在ACS Appl Mater Interfaces上發表題為“Exosome-Functionalized Ti6Al4V Scaffolds Promoting Osseointegration
by Modulating Endogenous Osteogenesis and Osteoimmunity”的研究論文（doi: 10.1021/acsami.2c11102），介紹了該團隊通過將S-Exos與聚乙烯亞胺（PEI）有效地固定在微弧形氧化物Ti6Al4V表面，構建的一種外泌體功能化的Ti6Al4V雙重功能涂層（Ti-MAO@PEI-S-EXO）。該結構可通過同時調節BMSCs的BMP/Smad途徑和巨噬細胞M2極化來促進骨整合。文章的第一作者為徐海倫，通訊作者為李偉教授與滿振濤教授。

BMSCs是骨整合的重要種子細胞，可以轉移到假體-骨界面并進一步分化為成骨細胞，啟動骨整合過程。然而，由于直接引入外源性BMSCs存在一些缺陷，如方便性降低、排斥反應和區域性腫瘤發生，因此無細胞組織工程被認為是再生醫學領域的一種安全和有效的策略。外泌體（Exos）是無細胞組織工程的重要載體，因為它們含有與母體細胞相似的蛋白質和RNA，并且可以通過直接的膜融合轉移到目標細胞中。重要的是，有研究已經表明BMSC衍生的Exos通過調節成骨相關的miRNAs和蛋白質，促進BMSC的成骨分化。然而，在具有挑戰性的環境中，如大型假體周圍骨缺損，僅靠Exos不足以實現假體-骨界面的強大骨整合。因此，增強Exos的內在成骨誘導特性以促進骨結合可能是一種有前途的治療策略。BMSCs的成骨誘導主要由BMP/Smad信號通路激活，然而，Smurf1可能會抑制BMSCs內的BMP/Smad信號通路，進一步阻礙其成骨分化。因此，該研究團隊先構建了敲除Smurf1的工程化Smurf1-Exosomes（S-Exos），隨后開發了一種Ti6Al4V表面的雙重功能涂層（Ti-MAO@PEI-S-EXO），結果發現Ti-MAO@PEI-S-EXO可以通過同時調節BMSCs中的BMP/Smad途徑和巨噬細胞的M2極化來有效增強假體-骨界面的骨整合。具體來說，Ti-MAO@PEI-S-EXO具有增強骨結合的雙重功能，為改善RTHA中假體與宿主骨的骨結合提供了一種新的方法。

參考文獻：

Exosome-Functionalized Ti6Al4V
Scaffolds Promoting Osseointegration by Modulating Endogenous Osteogenesis and Osteoimmunity， ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Oct 6. doi: 10.1021/acsami.2c11102.

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