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間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）具有多向分化的潛能，可以在一定的條件下誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞，用于治療骨質(zhì)疏松等骨相關(guān)疾病，如何特異性誘導(dǎo)MSC成骨分化是關(guān)鍵。

使用納米材料誘導(dǎo)MSC定向分化近年來受到廣泛關(guān)注，特別是可以通過近紅外光進(jìn)行體內(nèi)調(diào)控細(xì)胞分化的上轉(zhuǎn)換納米材料（UCNP）。中山大學(xué)腫瘤防治中心楊安力/華南師范大學(xué)黎錦明制備了一種UCNP多功能納米顆粒，用于光控誘導(dǎo)MSC成骨分化治療骨質(zhì)疏松，同時(shí)通過熒光檢測(cè)成骨分化評(píng)價(jià)治療效果。

體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的多功能UCNP首先作為藥物載體，負(fù)載可以特異性誘導(dǎo)MSC成骨分化的小分子藥物淫羊藿苷（ICA）并將其靶向輸送到MSC內(nèi)，然后通過近紅外光控制釋放ICA，誘導(dǎo)MSC成骨分化，治療骨質(zhì)疏松大鼠癥狀。誘導(dǎo)MSC成骨分化后，UCNP又作為熒光探針，其表面修飾的金屬蛋白酶13（MMP13）敏感肽被成骨分化產(chǎn)生的MMP13酶酶切，從而恢復(fù)UCNP的650 nm發(fā)射熒光，達(dá)到熒光檢測(cè)MSC成骨分化，評(píng)估骨質(zhì)疏松治療效果的目的。

綜上所述，該研究開發(fā)的多功能UCNP系統(tǒng)為使用納米技術(shù)治療骨質(zhì)疏松提供了一種有效的工具。

圖1. 上轉(zhuǎn)換納米粒光控誘導(dǎo)MSCs成骨分化治療骨質(zhì)疏松。A）上轉(zhuǎn)換納米粒及其納米復(fù)合物制備示意圖。B）上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合物光控誘導(dǎo)MSCs成骨分化緩解骨質(zhì)疏松大鼠癥狀及實(shí)時(shí)檢測(cè)成骨分化狀態(tài)。

圖2. 上轉(zhuǎn)換納米粒的表征。

圖3. 上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合物光控釋放藥物ICA誘導(dǎo)MSCs成骨分化（ALP/ARS染色）。

圖4. 上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合物光控誘導(dǎo)MSCs成骨分化治療骨質(zhì)疏松大鼠。A）HE染色。B）Masson染色。C）和D）免疫組化染色成骨分化相關(guān)蛋白表達(dá)。

圖5. 上轉(zhuǎn)換納米粒作為熒光探針體內(nèi)實(shí)時(shí)檢測(cè)MSCs成骨分化狀態(tài)，為治療骨質(zhì)疏松效果提供評(píng)價(jià)。

以上成果發(fā)表在ACS Nano（2022, 16, 5, 8399-8418）上，論文第一作者為華南師范大學(xué)生物光子學(xué)研究院碩士研究生閆瑞，通訊作者為華南師范大學(xué)生物光子學(xué)研究院黎錦明研究員，共同通訊作者為中山大學(xué)腫瘤防治中心楊安力博士.

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c02900