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为解决骨肉瘤术后骨缺损修复与肿瘤复发问题，中南大学研究人员开展了 “Biopolymer-based bone scaffold for controlled Pt (IV) prodrug release and synergistic photothermal-chemotherapy and immunotherapy in osteosarcoma” 研究。结果显示，该复合支架可抑制肿瘤生长、促进骨修复。这为骨肉瘤治疗提供了新方案12。
骨肉瘤（OS）是一种常见的原发性恶性骨肿瘤，严重威胁儿童和年轻人的健康。当前，手术切除联合新辅助化疗是标准治疗方案，但存在诸多问题。比如，肿瘤周围复杂的解剖结构阻碍完全切除，增加复发风险；全身化疗副作用大、局部药物浓度不足且易产生耐药性；肿瘤异质性和免疫抑制性肿瘤微环境（TME）也会降低治疗效果。因此，开发兼具抗肿瘤和骨修复功能的创新策略迫在眉睫。
中南大学的研究人员开展了一项研究，致力于开发一种用于骨肉瘤局部光热化疗、免疫协同治疗和骨修复的可生物降解 3D 打印骨支架平台。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，运用选择性激光烧结（SLS）技术，将制备好的 PDA@Pt 复合材料融入聚（L - 乳酸）（PLLA）/ 生物活性玻璃（BG）基质中，构建出复合骨支架。其次，利用核磁共振氢谱（1H - NMR）、X 射线光电子能谱（XPS）等多种表征手段对 Pt (IV) 前药、PDA@Pt 以及骨支架的物理化学性质进行系统分析。此外，通过体外细胞实验、体内动物模型实验等对骨支架的抗肿瘤效果、免疫反应以及骨修复能力进行综合评估。
研究结果如下：
- Pt (IV) 前药和 PDA@Pt 的制备与表征：成功设计并制备了 Pt (IV) 前药，通过1H - NMR 和 XPS 等技术验证了其结构和化学组成。PDA@Pt 通过酰胺化反应成功合成，TEM、EDS 等分析表明 Pt 成功接枝到 PDA 上，且其平均粒径约为 226.52nm。
- 骨支架的制备与表征：采用 SLS 技术制备了 PLLA、PLLA/BG、PLLA/BG/PDA 和 PLLA/BG/PDA@Pt 四种骨支架，分别命名为 PLLA、PB、PBP 和 PBPPt。这些支架具有相互连接的多孔结构，平均孔径约为 420 ± 28μm。XRD、XPS、SEM 和 EDS 等分析证实了支架的成功制备及其结构特性。
- 骨支架的性能评估：
- 力学性能：通过万能试验机测试发现，添加 BG 和 PDA@Pt 后，支架的压缩强度和模量显著提高，PBPPt 支架的力学性能与松质骨相当。
- 亲水性和矿化能力：水接触角测试表明，PBPPt 支架亲水性最佳。体外矿化实验显示，PBPPt 支架表面能形成更多的磷灰石沉淀，具有良好的生物活性。
- 光热性能：基于 PDA 的近红外吸收和光热转换能力，PBPPt 支架在近红外（NIR）照射下表现出优异的光热转换能力和稳定性。
- Pt 释放和还原响应性能：在模拟肿瘤微环境条件下，PBPPt 支架中的 Pt (IV) 能有效还原为 Pt (II)，且温度升高可加速 Pt 释放。
- 骨支架的抗肿瘤性能评估：
- 体外抗肿瘤性能：CCK - 8 实验、CLSM 观察和 FCM 分析表明，PBPPt 支架在 NIR 照射下具有最强的抗肿瘤能力，可诱导肿瘤细胞凋亡并产生大量活性氧（ROS）。
- 体内抗肿瘤性能：通过建立骨肉瘤异种移植模型，发现 PBPPt 支架在 NIR 照射下能有效抑制肿瘤生长，且对主要器官无明显毒性。
- 骨支架对免疫反应的激活作用评估：
- 体外免疫反应：实验表明，PBPPt 支架在 NIR 照射下可诱导 DNA 损伤，激活 cGAS - STING 通路，促进树突状细胞（DCs）成熟。
- 体内免疫反应：在 Balb/c 小鼠模型中，PBPPt 支架在 NIR 照射下能激活 STING 通路，增强 CD8 T 细胞浸润，抑制调节性 T 细胞（Tregs）生成，促进 DCs 成熟，提高肿瘤组织中细胞因子水平，将 “免疫冷肿瘤” 转变为 “免疫热肿瘤”。
- 骨支架的成骨性能评估：
- 体外成骨性能：CCK - 8 实验、CLSM 观察、ALP 活性检测、茜素红 S 染色和 qPCR 分析表明，PBPPt 支架能促进大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）的粘附、增殖和向成骨细胞分化。
- 体内成骨性能：通过建立大鼠颅骨缺损模型，Micro - CT 分析、组织学染色和免疫荧光染色显示，PBPPt 支架能显著加速新骨形成，促进骨缺损愈合。
综上所述，该研究成功开发了一种具有双重功能的复合骨支架，它不仅能有效抑制骨肉瘤细胞生长，还能促进骨缺损修复。这一研究成果为骨肉瘤的术后治疗提供了一种潜在的新型植入材料，具有重要的临床应用前景。同时，该研究也为骨组织工程领域的研究开辟了新方向，有望推动相关领域的进一步发展。
