Mechano‐Electrical Coupling Scaffold Drives Bone Organoids Bioenergetic Reprogramming to Accelerate Bone Regeneration

细胞生物学 类有机物 脚手架 间充质干细胞 生物能学 化学 组织工程 干细胞 重编程 线粒体 联轴节(管道) 再生医学 成骨细胞 再生(生物学) 机械转化 旁分泌信号 骨重建 生物医学工程 生物物理学 生物 材料科学 骨脱钙 骨细胞 骨愈合 细胞分化 骨细胞 钙信号传导 骨生长
作者
Peng Luo,Jiarui Cao,Bowen Zhang,Yuwen Luo,Nan Zhang,Yuning Cheng,Jingjing Cao,Honggang Wang,Qian Wang,Mengyao Kang,Zhihong Wu,Jing‐Jun Nie,Dafu Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.77869
摘要

ABSTRACT Critical‐sized bone defects remain a major clinical challenge in orthopedics and regenerative medicine. Bone organoid provided therapy potentials; however, current engineering strategies generally neglect the bioenergetic foundation and intrinsic mechano‐electrical coupling microenvironment of native bone tissue. Herein, we prepared a three‐dimensional native bone electromechanical niche‐mimicking mechano‐electrical coupling scaffold based on piezoelectric potassium sodium niobate and methacrylated gelatin. Experiments demonstrate that this scaffold establishes an enabling physiologically relevant mechanical–electrical microenvironment throughout organoid construction under dynamic mechanical stimulation, which markedly enhances osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs)and simultaneously endows the engineered organoids with robust pro‐angiogenic and pro‐lymphangiogenic paracrine functions, achieving efficient coordinated regeneration in a rat critical‐sized calvarial defect. RNA‐sequencing together with fluorescent staining proved that mechano‐electrical coupling signals activate the PIEZO1 channel to promote Ca 2+ influx into the cytoplasm and simultaneously upregulate mitochondrial calcium uniporter (MCU) expression, thereby enhancing mitochondrial Ca 2+ . The increased mitochondrial Ca 2 + enrichment promoted tricarboxylic acid cycle enzyme activities and elevated cellular ATP production, which efficiently supports the functional maturation of bone organoids. Overall, this work establishes a bioenergetic engineering construction strategy for bone organoids with enhanced vascular/lymphatic system regeneration, providing both a conceptual framework and an engineering approach for organoid functional optimization and critical‐sized bone defect regenerative treatment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
kuryu完成签到,获得积分10
1秒前
TL完成签到,获得积分10
2秒前
青竹完成签到,获得积分10
3秒前
tata0215完成签到 ,获得积分10
4秒前
自觉荔枝发布了新的文献求助10
5秒前
在在完成签到,获得积分10
5秒前
专注向松完成签到 ,获得积分10
5秒前
tracy_5114完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
小林发布了新的文献求助10
7秒前
hjhj完成签到,获得积分10
7秒前
SciGPT应助梦想是红袍加身采纳,获得10
8秒前
小马甲应助甜心采纳,获得10
8秒前
紧张的皮皮虾完成签到,获得积分10
9秒前
学术垃圾发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
ding应助冰勾板勾采纳,获得10
12秒前
12秒前
ansteel应助星球杯采纳,获得10
13秒前
香蕉觅云应助诚心涵双采纳,获得10
13秒前
Rachel发布了新的文献求助10
13秒前
渡人舟应助宇宙煎蛋采纳,获得10
13秒前
13秒前
小蘑菇应助lxt采纳,获得10
14秒前
14秒前
顺利的蘑菇完成签到 ,获得积分10
15秒前
明明完成签到,获得积分10
18秒前
哆啦小鱼完成签到,获得积分10
18秒前
zhaosh完成签到,获得积分10
18秒前
咩咩发布了新的文献求助10
19秒前
一个神秘的丈育完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
懿卿发布了新的文献求助10
20秒前
自觉荔枝完成签到,获得积分10
21秒前
酷波er应助白三烯采纳,获得20
21秒前
21秒前
学术垃圾完成签到,获得积分10
22秒前
酷波er应助博修采纳,获得10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Römisch-Germanische Forschungen 1000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7607755
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9183688
关于积分的说明 19670775
捐赠科研通 7181879
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3269891
关于科研通互助平台的介绍 2433631
邀请新用户注册赠送积分活动 2264252