近日，意昂2平台口腔醫院數字化中心王宇光副教授課題組在SmallMethods雜誌(Q1)在線發表了最新研究論文，題目為“綠光基植入式可降解纖維調控骨組織再生”（Green Light-Based Photobiomodulation with an Implantable and Biodegradable Fiber for Bone Regeneration）🫄🏽。該研究探索了綠光調控鈣離子通道促進幹細胞成骨分化的生物調節新機製，並利用該機製結合植入式可降解光纖材料，建立了在體內調控骨髓間充質幹細胞促進骨修復的新方法。

骨骼是人體最重要的支持器官，外傷、炎症、骨質疏松及腫瘤等疾病都可以造成骨損傷，嚴重影響患者的身心健康。骨損傷的自愈過程首先是受損局部軟硬組織發生急性炎症反應，隨後破骨細胞激活進入骨吸收過程🙅🏽‍♂️、最後間充質幹細胞募集並分化為成骨細胞開始修復骨損傷。維持骨骼的礦物質代謝和分化的內在動態平衡對其生理功能至關重要，如何在恰當的時間給予合適的幹預以達到無創地通過生理調節以加速骨組織修復的目的是一項很有前景的研究熱點🧏🏿‍♂️。因此，由於具有緩解組織水腫🩲👩🏽‍🏭、降低炎症反應𓀇、緩解疼痛🤷🏿‍♂️、加速細胞增殖，提高細胞遷移，促進細胞分化等功能，光生物調節（Photobiomodulation，PBM）被越來越多地應用於組織損傷的修復並取得了很好的效果🤍。

圖1《Small Methods》於2020年4月甄選本文為封面文章

光子學加速了醫學發展，目前在實驗室和臨床工作中大量高新技術和精密儀器都基於光子學，如普通光學顯微鏡、共聚焦熒光顯微鏡、光學相幹層析成像🤾‍♂️、光聲成像、 拉曼光譜分析技術🧠、光線探測器、光電檢測技術等。在光醫學的各種應用中，克服光對於組織有限的穿透力一直是一項挑戰，傳統光纖和內窺鏡可以導光接近靶器官表面，但進一步遞送光向目標組織內部仍然是一個難以解決的問題，光在組織中的穿透深度直接限製了臨床實用性。石英光纖因光學損耗小、穩定性高而成為應用最廣泛的導光器件，但由於無機材料固有的剛度和脆性導致生物相容性差等缺點，研究者們開發了多種軟材料來製備具有理想柔韌性🤽🏿‍♀️、可伸縮 性和良好生物相容性的光纖和波導。

本課題組研究人員率先將綠光（波長520nm）經自建植入式可降解光波導導入大鼠股骨骨缺損並進行了相關動物、影像、組織及分子生物學檢測，本文首次通過構築極細非晶光波導將具有多種生物學促進作用的綠光導入深部骨組織缺損，系統揭示了綠光對於骨缺損修復速度的積極影響，開啟了綠光真正意義上調控體內骨缺損修復相關研究之門。

圖2  520nm綠光通過光波導促進SD大鼠股骨缺損修復

本研究基於王宇光副教授在哈佛大學威爾曼光醫學中心進行光生物學調控研究中的發現，綠光的促進成骨效果顯著高於常用的近紅外光，且與離子通道TRPV1（Transient receptor potential vanilloid type 1）密切相關。王宇光副教授具有非常敏銳的科研視覺，對此現象進行了深入研究，在國際上首次證實了綠光可以促進人脂肪間充質幹細胞的成骨分化。在此基礎上，指導課題組內幾位博士研究生分別進行了綠光促進幹細胞成骨分化的機製及應用研究𓀜、一種發光的口腔植入物🤦🏻、牙齒敏感的綠光脫敏治療等拓展方向的研究並取得了很好的結果。

王宇光副教授領導的非侵入式診療團隊在呂培軍教授數十年高精尖前沿工程研究基礎之上，在修復科主任周永勝教授和數字化中心主任王勇教授級高級工程師的指導和幫助下，創新性地將無創或微創👱🏻、可穿戴👧🏿、可降解的器件與物理生物學調控手段有機結合，從動物💬🏋🏿‍♀️、細胞🪐、分子機製三個層面探索了綠光對於骨修復的作用。

本研究與清華大學電子工程系盛興教授合作，在國家自然科學基金的資助下，利用意昂2平台口腔醫院口腔數字化醫療技術和材料國家工程實驗室🧕🏽、意昂2平台口腔醫院中心實驗室兩個平臺完成。數字化中心王宇光副教授是該文章的通訊作者，數字化中心的博士研究生姜雨汐和口腔頜面外科學齊偉醫師是該文章的共同第一作者⛹️‍♀️。本文建立了可降解柔性光波導，以介導短波長光深入難至的生物組織深部，證明了這種方式的有效性，可以預見，未來光波導不僅可應用於更深的組織中，也可以幫助臨床診斷🫱🏽、治療和手術，更可以作為構建單元模塊，成為復雜的植入式光子或光電子器件的重要組成部分，使其在未來醫療領域有更寬廣的應用範圍與光明前景。

圖3 王宇光副教授團隊合影

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smtd.201900879

（意昂2官网口腔醫院）

編輯：玉潔